Herstellung von Stahl und Blechrohteilen - Institut für Umformtechnik ...
Herstellung von Stahl und Blechrohteilen - Institut für Umformtechnik ...
Herstellung von Stahl und Blechrohteilen - Institut für Umformtechnik ...
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Skripte für die Vorlesung Fertigungslehre<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
http://www.lfu.mb.uni-dortm<strong>und</strong>.de/pages/de/content/lehre/lehrveranstaltungen/downloads.html<br />
U<br />
NIVERSITÄT<br />
DORTMUND<br />
Fakultät Maschinenbau<br />
Lehrstuhl für <strong>Umformtechnik</strong><br />
Fertigungslehre – Teilfach <strong>Umformtechnik</strong><br />
Wintersemester 2003/2004<br />
Prof. Dr. Ing. M. Kleiner<br />
Dipl.-Ing. (FH) G. Sebastiani<br />
1. Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Wie wird Blech hergestellt ?<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Stahl</strong> <strong>und</strong> <strong>Blechrohteilen</strong>
Einleitung – Motivation dieser Vorlesung<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Aufgabe:<br />
Fragestellung:<br />
Fertigungsgerechte / kostengünstige Konstruktion eines<br />
Bauteils!<br />
Welche Fertigungsmöglichkeiten <strong>und</strong> Alternativen gibt es?<br />
Lösung: Die Fertigungsverfahren nach DIN 8580.<br />
Urformen<br />
z.B. Giessen<br />
Umformen<br />
z.B. Schmieden<br />
(Maschinenfabrik Alfing Alfing Kessler) Kessler)<br />
Trennen<br />
z.B. Fräsen<br />
2<br />
Beschichten<br />
z.B. Emaillieren<br />
Fügen<br />
z.B. Schweissen<br />
Stoffeigenschaften<br />
ändern<br />
z.B. Härten<br />
1<br />
3<br />
4<br />
Quelle: 1-VDEh: <strong>Stahl</strong>fibel 2-Ickler GmbH 3-www.pfaffenhofen.de 4-Rofin Sinar Laser GmbH<br />
SG_0051_pt<br />
Einleitung – Begriffsdefinitionen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Fragestellung:<br />
DIN 8580 :<br />
Was bedeutet „URformen“?<br />
„Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch<br />
Schaffen <strong>von</strong> Zusammenhalt.“<br />
Fragestellung:<br />
DIN 8580 :<br />
Was bedeutet „UMformen“?<br />
„Fertigen durch bildsames (plastisches) Ändern der Form eines<br />
festen Körpers. Dabei werden sowohl Masse als auch<br />
Zusammenhalt beibehalten.<br />
Fragestellung:<br />
Welche Verfahren gibt es?<br />
Wie funktionieren diese Verfahren?<br />
Wann wird welches angewendet?<br />
Inhaltliches Ziel dieser Vorlesung<br />
SG_0052_ppt
Inhalt der Vorlesungsreihe<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Aufgabe:<br />
Fertigungsverfahren für unterschiedliche Bauteile<br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Wie fertigt man Kurbelwellen?<br />
Wie entstehen Lenkwellen?<br />
Wie fertigt man Dachrahmen?<br />
Wie trennt <strong>und</strong> verbindet man Blechteile?<br />
Wie entsteht die Karosserie?<br />
Wie werden Felgen hergestellt?<br />
Wie baut man leichte Autos?<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Stahl</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Blechrohteilen</strong><br />
Schmieden <strong>und</strong><br />
Fließpressen<br />
Strangpressen <strong>und</strong> Profilumformung<br />
Trennen <strong>und</strong> Fügen<br />
Gestaltung <strong>von</strong> Blechteilen<br />
Drücken <strong>und</strong> Drückwalzen<br />
Leichtbau<br />
Gemeinsames Repetitorium:<br />
Zusammenfassung der Vorlesungsinhalte <strong>von</strong> ISF <strong>und</strong> LFU<br />
Inhalt: Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Gussformen<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Sonderverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen
Verfahrenswege für die <strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Stahl</strong><br />
Kohle<br />
Ausgangszustand: Eisenerz<br />
Stückerz Feinerz Stück-, Feinerz Stückerz Feinerz<br />
Koks<br />
Sinter<br />
Pellets<br />
Pellets<br />
Pellets<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Schrott<br />
Koks<br />
Erdgas<br />
Erdöl<br />
Sauerstoff<br />
Roheisen<br />
Zuschläge<br />
Hochofen<br />
Kohle<br />
Heisswind<br />
Sauerstoff<br />
Schrott<br />
Erdgas,<br />
Erdöl<br />
Roheisen<br />
Sauerstoff<br />
Kohle<br />
Erdgas<br />
Elektrolichtbogenofen<br />
Konverter<br />
Konverter<br />
Endzustand: <strong>Stahl</strong><br />
Quelle:VDEh: <strong>Stahl</strong>fibel<br />
Basis: Vh 0152 pt<br />
1. Schritt: Vom Erz zum Eisen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Ausgangszustand:<br />
Eisenerz<br />
Gicht mit<br />
Gichtverschluß<br />
Reduktion<br />
Werkstofftechnik<br />
Ofenschacht<br />
Eisenerz<br />
Kohle<br />
Endzustand:<br />
Roheisen<br />
Kohlensack<br />
Rast<br />
Gestell<br />
Flüssiges<br />
flüssiges<br />
Roheisen<br />
Torpedopfanne<br />
Schachtofen Drehrohrofen<br />
Wirbel-<br />
Schichtofen<br />
Heißwind-<br />
Heisswind<br />
Ringleitung<br />
(Sauerstoff)<br />
Flüssige<br />
flüssige<br />
Schlacke<br />
Schlackenpfanne<br />
Quelle: VDEh: <strong>Stahl</strong>fibel<br />
SG_0055_ppt
2. Schritt: Vom Eisen zum Rohstahl<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Ausgangszustand:<br />
Roheisen<br />
Konverterhut<br />
Sauerstofflanze<br />
Abstichloch<br />
Aufbereitung,<br />
Legierung<br />
Werkstofftechnik<br />
Endzustand:<br />
Rohstahl<br />
Tragring<br />
Konverterboden<br />
Gasraum<br />
Metallbad<br />
feuerfeste<br />
Ausmauerung<br />
Strömungsverhältnisse<br />
beim Blasvorgang<br />
Quelle: VDEh<br />
<strong>Stahl</strong> = Eisen mit geringem Kohlenstoffanteil<br />
Basis: Vh_0076_b<br />
3. Schritt: Vom flüssigen zum festen <strong>Stahl</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Schlackenschicht<br />
Ausgangszustand:<br />
Flüssiger,<br />
formloser <strong>Stahl</strong><br />
Fragestellung:<br />
Verfahren A:<br />
Welche Blockguss<br />
wesentlichen Gussverfahren gibt es?<br />
Gussverfahren<br />
Verfahren B:<br />
Strangguss<br />
Endzustand:<br />
„Fester“,<br />
formgeb<strong>und</strong>ener<br />
<strong>Stahl</strong><br />
Quelle: SMS-DEMAG<br />
Verfahren C:<br />
Formguss<br />
SG_0056_ppt
Verfahren A: Blockguss<br />
Ausgangszustand:<br />
Flüssiger,<br />
formloser <strong>Stahl</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Gießpfanne<br />
Gussverfahren<br />
Dauerhafte<br />
Gussformen<br />
(Kokillen)<br />
Endzustand:<br />
„Blöcke“<br />
Aufwendiges Stauchen beim<br />
Warmwalzen (Vorstrasse) !<br />
Schröpfen (Kopflunker entfernen)<br />
Quelle: VDEh<br />
Basis: Vh_0095_b<br />
Verfahren B: Strangguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Endzustand:<br />
„Brammen“<br />
(Rohteile für die Gestaltung<br />
<strong>von</strong> Blechhalbzeugen )<br />
oder alternativ:<br />
Endzustand: „Knüppel“<br />
(Vorprodukt für die <strong>Herstellung</strong><br />
<strong>von</strong> Stangenmaterial )<br />
Quelle: VDEh<br />
Geringer Aufwand beim<br />
Warmwalzen (Vorstrasse) !<br />
Basis: Vh_0094_b
Inhalt: Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Weitere Gussverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Problemstellung Formguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Aufgabe:<br />
Fertigung <strong>von</strong> Motorblock <strong>und</strong> Getriebegehäuse<br />
Fragestellung:<br />
1<br />
?<br />
Welche Anforderungen werden an diese Bauteile gestellt?<br />
2<br />
Anforderungen:<br />
komplexe Geometrie im Innern<br />
des Werkstückes<br />
Große Anzahl an Flächen mit<br />
hoher geforderter Formgenauigkeit<br />
Geringer Materialverlust<br />
Wirtschaftliche Massenfertigung<br />
Erreicht durch:<br />
„Kerne“ erzeugen Hohlräume im<br />
Werkstück<br />
Gussform bildet Negativ der<br />
Endform des Werkstückes<br />
Einfache Formherstellung<br />
(Sandguss) oder kurze<br />
Fertigungstaktzeiten<br />
(Kokillenguss)<br />
Quellen: 1-DOA Racing Engines 2-Mid Florida Motor Sports<br />
SG_0057_ppt
Verfahrensprinzip beim Formguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Eingusstrichter<br />
Speiser<br />
Kern<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
Gussstück<br />
Form<br />
Formkasten<br />
Modellbau<br />
Formenbau <strong>und</strong><br />
Kernherstellung<br />
Abguss<br />
Putzen & Entgraten<br />
Wärmebehandlung<br />
Vorteile:<br />
geringe Herstellkosten (kaum Maschinen)<br />
alle Metalle verarbeitbar<br />
keine Größen-/Gewichtsbeschränkung<br />
kleine bis mittlere Serien<br />
Nachteile:<br />
Verlorene Form (Sandguss)<br />
Grosse Toleranzen (1,5% - 5%)<br />
nur kleine bis mittlere Serien<br />
Foto: www.phrtv.com<br />
SG_0058_ppt<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Teilung der Form in „Ober-“ <strong>und</strong><br />
„Unterkasten“ ermöglicht Einbau<br />
<strong>von</strong> Kernen <strong>und</strong> zerstörungsfreie<br />
Entnahme des Gussteiles.<br />
„Speiser“ dienen zur Entlüftung der<br />
Form während des Gusses <strong>und</strong><br />
enthalten Materialüberschuss, der<br />
dem erkaltenden, sich zusammenziehenden<br />
Werkstück nachgeführt<br />
wird.<br />
„Kerne“ realisieren Hohlräume im<br />
Gussteil. (z.B. bei Armaturen)<br />
Fertigungsgerechte<br />
Konstruktion des Gussteiles!<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Formkasten<br />
Platte mit<br />
Modellhälfte<br />
Oberkasten<br />
(obere Formhälfte)<br />
Kernmarke<br />
Unterkasten<br />
Einguß<br />
Speiser<br />
Eingelegter Kern<br />
Fertiger<br />
Abguss<br />
SG_0060_ppt
Film: Sandguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Realer Prozess:<br />
Eingusstrichter<br />
Speiser<br />
Kern<br />
Gussstück<br />
Form<br />
Formkasten<br />
Modellbau<br />
Formenbau <strong>und</strong><br />
Kernherstellung<br />
Abguss<br />
Putzen & Entgraten<br />
Wärmebehandlung<br />
(5 min - Film Guss mit verlorener Sandform)<br />
Quelle: <strong>Institut</strong> für den wissenschaftlichen Film<br />
SG_0059_ppt<br />
Inhalt: Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Weitere Gussverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen
Fertigungsgerechte Konstruktion<br />
<strong>von</strong> Formgussteilen (1)<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Vh_0262_f<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion<br />
<strong>von</strong> Formgussteilen (2)<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Vgl. Konstruktionselemente:<br />
Gusskonstruktion<br />
Vh_0263_f
Inhalt: Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Weitere Gussverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Wärmeeffekte <strong>und</strong> Versagensfälle<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Formfüllungsvermögen: Gut bei niedrig schmelzenden Legierungen.<br />
Gaslöslichkeit: In der Schmelze gelöste Gase<br />
treten bei der Abkühlung aus <strong>und</strong> bilden Poren<br />
im erstarrenden Werkstoff.<br />
Seigerungen: Entmischungen der Legierungselemente<br />
Kristallseigerungen: Entmischungen innerhalb einzelner Kristalle<br />
bei anhaltend hohen Temperaturen.<br />
Direkte Blockseigerungen: Makroskopische Seigerungen; d.h.<br />
örtliche Anreicherung <strong>von</strong> Legierungselementen<br />
Umgekehrte Blockseigerung: Restschmelze im Inneren ermöglicht<br />
Anreicherung <strong>von</strong> Begleitelementen. Durch zunehmenden<br />
Innendruck infolge der Abkühlvorgänge dringt Restschmelze<br />
schließlich nach außen.<br />
Quelle: GbR Thiemt GmbH - www.thiemt.net<br />
SG_0061_pt
Wärmeeffekte <strong>und</strong> Versagensfälle<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Eigenspannungen: Inhomogene Abkühlung bei unterschiedlichen<br />
Querschnitten führt zu unterschiedlichen Schrumpfungen.<br />
Verschiebung hinterlässt im erstarrten Bauteil Eigenspannungen.<br />
Können zu Kaltrissen führen.<br />
Gegenmaßnahme: Gesteuerte Abkühlung<br />
Lunker:<br />
innenliegende, geschlossene Fehlstellen<br />
(Hohlräume)<br />
Gegenmaßnahme:<br />
Speiser;<br />
Materialanhäufung bei<br />
Konstruktion vermeiden.<br />
Lunker<br />
Schwindung:<br />
Temperaturabhängiges Schrumpfen:<br />
GG ca. 1%, GS ca. 2%.<br />
Ursache <strong>von</strong> Warmrissen.<br />
Gegenmaßnahme:<br />
Maßaufschlag in den Gussformen;<br />
gesteuerte Abkühlung<br />
Quelle: GbR Thiemt GmbH (Lunker) – www.thiemt.net<br />
1<br />
2<br />
Schwindung<br />
SG_0062_pt<br />
Inhalt: Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Weitere Gussverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen
Das Zustandsdiagramm Eisen-Kohlenstoff<br />
1600<br />
1539<br />
flüssiger Zustand<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
1400<br />
Temperatur in °C<br />
1300<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
teigiger<br />
Zustand<br />
Mischkristalle<br />
Eisen-Kohlenstoff<br />
γ -Eisen oder<br />
Austenit)<br />
Ferrit <strong>und</strong> / oder Perlit<br />
Austenit + Graphit<br />
oder Austenit + Graphit + Zementit<br />
oder Austenit + Zementit = Ledeburit<br />
eutektoidischer Punkt<br />
teigiger<br />
Zustand<br />
Ferrit <strong>und</strong> / oder Perlit<br />
+ Graphit od. Zementit od. Graphit u. Zementit<br />
0 1 2 3 4 5 6 7<br />
Kohlenstoffgehalt in %<br />
unter- übereutektoidisch<br />
<strong>Stahl</strong>guss<br />
Temperguss<br />
fester Zustand<br />
eutektischer Punkt<br />
stabiles<br />
System<br />
unter- übereutektoidisch<br />
Gusseisen<br />
metastabiles<br />
System<br />
Basis:Vh_0273_f<br />
Eisen-Kohlenstoff-Gusswerkstoffe<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
<strong>Stahl</strong>guss<br />
Temperguss<br />
Gusseisen<br />
Sonderguss<br />
unlegiert<br />
legiert<br />
niedriglegiert<br />
hochlegiert<br />
Hinweis: Werkstoffk<strong>und</strong>e<br />
Normalgüten<br />
Sondergüten<br />
Dynamogüten<br />
Warmfest<br />
Hochfest, vergütet<br />
Flamm- <strong>und</strong> induktionshärtbar<br />
Nichtrostend<br />
Hitzebeständig<br />
Nicht magnetisierbar<br />
Schwarzer (nicht entkohlend geglühter) Temperguss – GTS<br />
Weisser (entkohlend geglühter) Temperguss – GTW<br />
Weisser, schweissbarer Temperguss – GTW-S<br />
Gusseisen mit Kugelgraphit (globularer Grauguss) – GGG<br />
Gusseisen mit Lamellengraphit – GG<br />
Austenitisches Gusseisen<br />
Hartguss<br />
Siliziumlegiert<br />
Kohlenstoffarm<br />
Hartschalenguss<br />
Aluminiumlegiert<br />
Kohlenstoffreich<br />
graphitisch<br />
ledeburitisch<br />
SG_0063_ppt
Mechanische Eigenschaften <strong>von</strong><br />
Gusseisen / <strong>Stahl</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Zugfestigkeit R m in N / mm 2<br />
Streckgrenze<br />
Bruch<br />
Bruch<br />
<strong>Stahl</strong><br />
Gusseisen mit Lamellengraphit<br />
Gusseisen ist spröde <strong>und</strong><br />
nicht umformbar wie <strong>Stahl</strong>!<br />
Dehnung ε in %<br />
SG_0065_ppt<br />
Festigkeitseigenschaften verschiedener<br />
Eisen-Kohlenstoff-Gusswerkstoffe<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
0,8<br />
3,0<br />
Zugfestigkeit R m in kN/mm 2<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
Zugfestigkeit<br />
Brinellhärte<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
Brinellhärte HB in kN/mm 2<br />
0<br />
10 15 20 25 30 S 38 40 45 38 42 50 60 70<br />
Grauguss (GG-xx) Weißer Temperguss Späroguss (GGG-xx)<br />
SG_0066_pt
Inhalt: Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Weitere Gussverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Weitere Gussverfahren: Druckguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Form (Kokille)<br />
Gießkammer füllen<br />
Werkstück<br />
Druckkolben<br />
Gießkolben drückt<br />
Schmelze in die Form<br />
Druckkammer<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
Gussstück auswerfen<br />
Vorteile:<br />
saubere, glatte Oberflächen<br />
hohe Maßgenauigkeit<br />
geringe Wanddicken<br />
Großserien<br />
Quelle: BBS-Felgen<br />
Nachteile:<br />
unwirtschaftlich für kleine Stückzahlen<br />
hohe thermische <strong>und</strong> mechanische<br />
Belastung der teuren Formen<br />
niedrige Festigkeit durch Lufteinschlüsse<br />
SG_0067_ppt
Weitere Gussverfahren: Feinguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Modellherstellung<br />
Modellmontage<br />
Tauchen in Keramik<br />
Besanden<br />
Hinterfüllen<br />
Ausschmelzen<br />
Giessen<br />
Trennen<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
Fotos: http://1zu1prototypen.com/<br />
Vorteile:<br />
großer Konstruktionsspielraum<br />
hohe Maßgenauigkeit (Endkonturnah)<br />
hohe Oberflächengüte<br />
kleine bis große Serien<br />
Nachteile:<br />
Verlorene Form<br />
Gewichtsbeschränkung bis ca. 50 kg<br />
Spritzgießmaschine für Wachs erforderlich<br />
nur für kleine Modelle wirtschaftlich<br />
SG_0068_ppt<br />
Weitere Gussverfahren: Schleuderguss<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Rotierende<br />
Kokillenform<br />
Gießrinne<br />
Schmelze<br />
Werkstück<br />
Antriebswelle<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
Rotierende Gussform<br />
(Zentrifugalkraft)<br />
Befüllung mit Schmelze<br />
Fliehkraft drückt<br />
Werkstoff in rotationssymmetrische<br />
Form<br />
Vorteile:<br />
keine Kerne notwendig<br />
höhere Gefügedichte <strong>und</strong> Festigkeit als bei<br />
Schwerkraftguss<br />
geringe Fehleranfälligkeit<br />
Fotos: M.Jürgensen GmbH & Co KG<br />
Nachteile:<br />
nur Rotationssymmetrische Bauteile<br />
Entmischung durch unterschiedliche<br />
Dichte der Legierungselemente möglich<br />
niedrige Festigkeit durch Lufteinschlüsse<br />
SG_0069_ppt
Inhalt: Zusammenfassung <strong>und</strong> Literatur<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Erzeugung <strong>von</strong> Rohstahl<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>halbzeuge<br />
Gussverfahren für <strong>Stahl</strong>- <strong>und</strong> Eisenwerkstücke<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Aufbau einer Gussform<br />
Fertigungsgerechte Konstruktion <strong>von</strong> Gussteilen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte<br />
Gusswerkstoffe<br />
Weitere Gussverfahren Druck-, Fein-, Schleuderguss<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Zusammenfassung: <strong>Stahl</strong>herstellung<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580:<br />
Urformen, Umformen, Trennen, Beschichten, Fügen, Stoffeigenschaften ändern<br />
Definition <strong>von</strong> Urformen <strong>und</strong> Umformen:<br />
Urformen: formloser Stoff<br />
Zusammenhalt schaffen<br />
fester Körper<br />
Umformen: fester Körper A<br />
Zusammenhalt beibehalten<br />
fester Körper B<br />
Verfahrensweg der <strong>Stahl</strong>herstellung (vgl. Werkstofftechnik):<br />
Eisenerz Hochofen Roheisen Konverter <strong>Stahl</strong><br />
Gussverfahren beim <strong>Stahl</strong>guss:<br />
Strangguss, Blockguss, Formguss<br />
SG_0070_ppt
Zusammenfassung: Gussverfahren<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip Formguss:<br />
Modellbau, Form- <strong>und</strong> Kernherstellung, Abguss, Putzen, Wärmebehandlung<br />
Aufbau einer Gussform (Sandguss):<br />
(Modell), Oberkasten, Unterkasten, Kernmarken, Kern, Speiser, Steiger, Anlauf<br />
Fertigungsgerechte Gusskonstruktion (vgl. Konstruktionselemente):<br />
Entformschrägen, Werkzeugauslauf, Beanspruchungsgerechte Konstruktion,<br />
Vermeiden <strong>von</strong> Hinterschneidungen <strong>und</strong> Materialanhäufungen<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Wärmeeffekte (vgl. Mechanik, Werkstofftechnik):<br />
Eigenspannung, Lunker, Porenbildung, Schwindung, Seigerung<br />
Gusswerkstoffe (vgl. Werkstofftechnik):<br />
<strong>Stahl</strong>guss, Temperguss, Gusseisen (Kugel-/Lamellengraphit), Sonderguss<br />
Weitere Gussverfahren:<br />
Feinguss, Druckguss, Schleuderguss<br />
SG_0071_ppt<br />
Literatur<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Literaturtipps:<br />
DIN 8580<br />
(Definition)<br />
DIN 1680 – 1690<br />
(Gußrohteile),<br />
DIN 1691 – 1695<br />
(Eisengusswerkstoffe)<br />
DIN 17245, 17445, 17465 (<strong>Stahl</strong>guss)<br />
DIN 1705 – 1725<br />
(Leichtmetallguss)<br />
<strong>Stahl</strong>-Informations-Zentrum „Vom Erz zum <strong>Stahl</strong>“<br />
Verein Deutscher Eisenhüttenleute (Hrsg.) „<strong>Stahl</strong>fibel“<br />
Karl Taube „<strong>Stahl</strong>erzeugung Kompakt“<br />
VDG (Hrsg.) „Das Giessereiwesen in gemeinfasslicher Darstellung“<br />
Zentrale für Gussverwendung (Hrsg.) „Leitfaden für Gusskonstruktionen“<br />
Vinzenz <strong>von</strong> Reimer „Druckguss“<br />
SG_0072_ppt
Internetseiten<br />
Informationsportale, Lehrseiten <strong>und</strong> Firmen:<br />
<strong>Stahl</strong>-Informations-Zentrum Düsseldorf:<br />
VDG Infoportal Giesserei:<br />
Lehrstuhl für <strong>Umformtechnik</strong> <strong>und</strong> Giessereiwesen:<br />
(TU München)<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
www.stahl-info.de<br />
www.gussforum.de<br />
www.utg.mw.tum.de<br />
Fachgebiet Mineralogie (Uni Bremen):<br />
Eisen & <strong>Stahl</strong>:<br />
Eisenverhüttung:<br />
Rasselstein Hoesch GmbH:<br />
GbR Thiemt GmbH:<br />
BBS-Felgen:<br />
www.min.uni-bremen.de<br />
http://chemryb.at/schuelerproj/sp_eisen/<br />
www.fortunecity.de/arbeit/industrie/229/METALL/eisen.htm<br />
Industriemuseum Heinrichshütte Hattingen:<br />
www.rasselstein-hoesch.de<br />
www.industriemuseum.de<br />
www.thiemt.de<br />
www.bbs.com<br />
Disclaimer: Der Lehrstuhl für <strong>Umformtechnik</strong> hat keinerlei Einfluss auf den Inhalt der referenzierten Seiten, <strong>und</strong> übernimmt daher keine Haftung für den Inhalt, die Vollständigkeit, die<br />
Richtigkeit <strong>und</strong> die Aktualität der Seiten, die <strong>von</strong> den Seiten des Lehrstuhls in Form <strong>von</strong> Verweisen (Hyperlinks) oder sonstiges referenziert werden, ebenso nicht für den evtl. durch<br />
deren Anwendung entstandenen Schaden.<br />
SG_0073_ppt<br />
Inhalt: <strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Blechrohteilen</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Problemstellung <strong>und</strong> <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Verfahrensgrößen<br />
Versagensfälle<br />
Weiterführende Verfahren<br />
Reinigen der Oberfläche - Beizen<br />
Ändern <strong>von</strong> Härte <strong>und</strong> Umformbarkeit - Glühen<br />
Oberflächenschutz - Beschichten<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
SG
Problemstellung:<br />
Wie wird die Bramme zum Blech?<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Aufgabe:<br />
Fertigung der Fahrzeug-Außenhaut<br />
?<br />
Fragestellung:<br />
Welche Anforderungen werden an diese Bauteile gestellt?<br />
Anforderungen:<br />
Geringe Wandstärke<br />
Gut weiterverarbeitbar (umformbar)<br />
Unempfindlich gegen Umwelteinflüsse<br />
(Korrosion)<br />
Hohe Oberflächengüte<br />
Wirtschaftliche Massenfertigung<br />
Erreicht durch:<br />
Querschnittsverringerung durch<br />
Walzen (speziell Kaltwalzen)<br />
„Erweichen“ des Werkstoffes durch<br />
Glühen<br />
Beschichten der Werkstückoberfläche<br />
„Reinigen“ (Beizen) <strong>und</strong> Beschichten<br />
Durchlaufende, automatisierte<br />
Prozesskette an einem Blechband<br />
Quelle: VDEh<br />
SG_0074_ppt<br />
Verfahrensprinzip Blechproduktion<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Quelle: VDEh<br />
Basis_Vh_0091_f
Verfahrensprinzip Längswalzen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Oberwalze<br />
Unterwalze<br />
Blechherstellung:<br />
Walzgut<br />
Werkstück wird in der<br />
Dicke gestaucht <strong>und</strong> in<br />
der Längsrichtung<br />
gestreckt<br />
Profilherstellung:<br />
Walzspalt<br />
Starke Querschnittsreduktion,<br />
Reversiergerät in der Vorstraße<br />
(Mehrfachverfahren: Bewegungsrichtung<br />
alternierend, Zustellung im<br />
Durchlauf)<br />
Walzen auf gewünschte Blechdicke<br />
in Fertigstrasse<br />
Profilwalze<br />
Profil<br />
Reversiergerüst mit Profilwalzen.<br />
Werkstückänderung im Stich<br />
(Geometrieänderung im sog.<br />
Walzkaliber)<br />
SG_0072_ppt<br />
1. Schritt: Warmformgebung in der<br />
Grobblechstrasse / Warmbreitband<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Ausgangszustand:<br />
Brammen, Blöcke<br />
Warmwalzen<br />
1 - Strangguss<br />
2 - Brammenlager<br />
mit Hubbalkenofen<br />
3 - Vorstrasse<br />
4 - Fertigstrasse<br />
5 - Kühlung<br />
6 - Haspel<br />
1<br />
3<br />
Endzustand:<br />
„Coils“<br />
(gewickeltes Blech,<br />
hier: Grobblech)<br />
2<br />
4<br />
5<br />
6<br />
Quellen: VDEh, <strong>Institut</strong> für den wissenschaftlichen Film, Salzgitter KG<br />
SG_0073_ppt
Film: Warmband<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Realer Prozess am Beispiel <strong>von</strong> Blöcken:<br />
Oberwalze<br />
Walzgut<br />
Unterwalze<br />
Blöcke erwärmen<br />
Z<strong>und</strong>erwäscher<br />
Vorstrasse<br />
Schopfschere<br />
Fertigstrasse<br />
Bandkühlung<br />
Haspel<br />
(3:04 min - Film walzen.mpg)<br />
Quelle: <strong>Institut</strong> für den wissenschaftlichen Film<br />
SG_0074_ppt<br />
2. Schritt: Kaltformgebung in Kaltwalzstraße<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Ausgangszustand:<br />
Coils aus Grobblech<br />
1 – Abwickelvorrichtung<br />
2 - Walzgerüste<br />
3 - Haspel<br />
Kaltwalzen<br />
Endzustand:<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Coils aus Feinblech<br />
Quelle: VDEh<br />
SG_0078_ppt
Inhalt: <strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Blechrohteilen</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Verfahrensgrößen<br />
Versagensfälle<br />
Weiterführende Verfahren<br />
Reinigen der Oberfläche - Beizen<br />
Ändern <strong>von</strong> Härte <strong>und</strong> Umformbarkeit - Glühen<br />
Oberflächenschutz - Beschichten<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
SG<br />
Verfahrensgrößen: Balligkeit<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Balligkeit:<br />
<strong>Stahl</strong>band ist im zentralen<br />
Bereich dicker als am Rand<br />
Durchbiegung der Walzen,<br />
Blechdickenunterschiede<br />
Gegenmaßnahmen:<br />
1 - Vorbiegung der Walzen<br />
2 - Zusätzliche Stützwalzen<br />
3 - Bombierung der Walzen<br />
(nach H. Ihlefeldt)<br />
SG_0079_ppt
Maßnahme 1: Vorbiegung der Arbeitswalzen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
positive<br />
Arbeitswalzenbiegung<br />
Positive Vorbiegung der Arbeitswalzen<br />
wirkt der negativen Biegung<br />
durch das (Blech-) Band entgegen.<br />
(Aufbiegung im Walzspalt)<br />
negative<br />
Arbeitswalzenbiegung<br />
Basis_Vh 0130_pt<br />
Maßnahme 2: Zusätzliche Stützwalzen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
a) Duo-Gerüst b) Quarto-Umkehrgerüst<br />
c) 20-Rollen-Gerüst<br />
d) Quarto-Gerüst mit<br />
seitlicher Abstützung<br />
der Walzen<br />
e) 6-Rollen-Gerüst<br />
f) 12-Rollen-Gerüst<br />
Angetriebene Walzen<br />
Nicht angetriebene Walzen<br />
Zusätzliche Stützwalzen wirken der Durchbiegung<br />
der Arbeitswalzen entgegen.<br />
Basis_Vh_0099_pt
Maßnahme 3: CVC-Technologie (Bombierung)<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Bombierung der Arbeitswalzen macht Querschnittsverlauf<br />
des Walzspaltes steuerbar.<br />
Quelle: nach C. Straßburger<br />
Basis_Vh_0132_b<br />
Inhalt: <strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Blechrohteilen</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Verfahrensgrößen<br />
Versagensfälle<br />
Weiterführende Verfahren<br />
Reinigen der Oberfläche - Beizen<br />
Ändern <strong>von</strong> Härte <strong>und</strong> Umformbarkeit - Glühen<br />
Oberflächenschutz - Beschichten<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
SG
Versagensfälle beim Längswalzen 1<br />
Fehlerfreies <strong>Stahl</strong>band (Gutteil)<br />
Walzrichtung<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Oberwalze<br />
Walzspalt<br />
Blasen in Walzrichtung<br />
Gegenmaßnahme: Halbzeugqualität prüfen<br />
Poren durch in Bramme gelöste Gase<br />
Unterwalze<br />
Schiefer <strong>und</strong> Schalen in Walzrichtung<br />
Gegenmaßnahme: Entz<strong>und</strong>ern, Walzen reinigen<br />
Übergewalzte Kratzer<br />
Gegenmaßnahme: Halbzeugqualität prüfen,<br />
Oberfläche der vorgeschalteten Walzen prüfen<br />
Quelle: Nach C. Jung<br />
SG_0080_pt<br />
Versagensfälle beim Längswalzen 2<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Rattermarken<br />
Gegenmaßnahme:<br />
Vermeidung <strong>von</strong> Walzgerüstschwingungen<br />
Walzenkleber<br />
Gegenmaßnahme: Walzen reinigen<br />
Inhomogene Spannungsverteilung im Band<br />
Planheitsfehler durch Randwellen<br />
σ<br />
b<br />
Gegenmaßnahme: Innere Druckspannung durch<br />
geeignete äußere Zugspannungen verringern.<br />
-<br />
+<br />
-<br />
Inhomogene Spannungsverteilung im Band<br />
Planheitsfehler durch Mittenwellen<br />
σ + +<br />
b -<br />
Gegenmaßnahme: Innere Druckspannung durch<br />
geeignete äußere Zugspannungen verringern.<br />
Quelle: Nach C. Jung<br />
SG_0081_pt
ab e k mn pbq rf<br />
Inhalt: <strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Blechrohteilen</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Verfahrensgrößen<br />
Versagensfälle<br />
Weiterführende Verfahren<br />
Reinigen der Oberfläche - Beizen<br />
Ändern <strong>von</strong> Härte <strong>und</strong> Umformbarkeit - Glühen<br />
Oberflächenschutz - Beschichten<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
SG<br />
Weiterführendes Verfahren 1: Beizen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Halbkontinuierliche Horizontalbeize<br />
für Salzsäure<br />
a b e k m n p b q r f b s<br />
t u v<br />
Coil abwickeln<br />
Richten <strong>und</strong> Besäumen<br />
Beize in Salz- oder<br />
Schwefelsäure<br />
Kühlen <strong>und</strong> Waschen<br />
Passivierung<br />
Trocknung<br />
Einölen<br />
Aufwickeln<br />
Verfahrensbeispiele:<br />
Kontinuierliche Horizontalbeize für Schwefelsäure<br />
a b d e f g b h b k m o p b b q r f b s<br />
Kontinuierliche<br />
a b e f g c<br />
t u v<br />
i<br />
c<br />
Turmbeize für Salzsäure<br />
m n o p c h b q r f b s<br />
t u v<br />
Legende:<br />
a<br />
b<br />
c<br />
d<br />
e<br />
f<br />
g<br />
h<br />
i<br />
k<br />
l<br />
Abwickelhaspel m<br />
Treibrollen<br />
Zugrollen<br />
Z<strong>und</strong>erbrecher<br />
Richtmaschine<br />
Schopfschere<br />
Schweiß- <strong>und</strong><br />
Heftmaschine<br />
Schlingengrube<br />
Schlingenturm<br />
Beizbecken<br />
n<br />
o<br />
p<br />
q<br />
r<br />
s<br />
t<br />
u<br />
v Auslaufteil<br />
Beizturm, Wasser-Spritzkühlung<br />
Kaltwasser-<br />
Spritzkühlung<br />
Passivierung<br />
Heißwasser<br />
Bandtrockner<br />
Besäumschere<br />
Einölmaschine<br />
Aufwickelhaspel<br />
Einlaufteil<br />
Beizteil<br />
SG_0082_ppt
Weiterführendes Verfahren 2: Glühen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip (vgl. Werkstofftechnik):<br />
Hartes <strong>und</strong> sprödes Material durch<br />
Kaltwalzen (kleine Fe-Kristalle)<br />
Wachstum der Fe-Kristalle<br />
(= Rekristallisation) durch<br />
Wärmeeinbringung (=Glühen)<br />
Verfahrensbeispiele:<br />
Quelle: Rasselstein-Hoesch<br />
Durchlaufglühofen:<br />
Glühdauer:<br />
mehrere<br />
Minuten<br />
Weiches <strong>und</strong> formbares (= duktiles)<br />
Material<br />
Glühhaubenofen:<br />
Geringere<br />
Härte als<br />
beim Durchlaufglühen<br />
Glühdauer:<br />
mehrere<br />
Tage<br />
SG_0083_ppt<br />
Animation: Anisotropie <strong>und</strong> Durchlaufglühofen<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Realer Prozess :<br />
Hartes <strong>und</strong> sprödes<br />
Material durch<br />
Kaltwalzen<br />
(kleine Fe-Kristalle)<br />
Wachstum der Fe-<br />
Kristalle<br />
(= Rekristallisation)<br />
durch Wärmeeinbringung<br />
(=Glühen)<br />
Weiches <strong>und</strong> formbares<br />
(= duktiles) Material<br />
(1:06 min - Animation gluehen.mpg.)<br />
Quelle: Informationszentrum Weissblech e.V.<br />
SG_0084_ppt
Weiterführendes Verfahren 3:<br />
Oberflächenveredelung durch Beschichten<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip (Verzinnen):<br />
Werkstück<br />
Negatives Aufladen des<br />
Bandes über Stromrollen<br />
Spannungsquelle<br />
Verfahrensbeispiele:<br />
Elektolytisches<br />
Bad mit<br />
Zinkionen<br />
Durchlauf durch<br />
elektrisch leitendes Bad<br />
(Elektrolyt)<br />
Positiv geladene Zink-<br />
Ionen lagern sich<br />
<strong>Stahl</strong>bandkathode ab<br />
d<br />
a<br />
b<br />
c<br />
e<br />
Legende:<br />
a Abwickelteil<br />
b Vorbehandlung<br />
c Verzinnung<br />
d Nachbehandlung<br />
e Aufwickelteil<br />
SG_0085_ppt<br />
Animation: Elektrolytisches Beschichten<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Realer Prozess :<br />
Negatives Aufladen des<br />
Bandes über Stromrollen<br />
Durchlauf durch<br />
elektrisch leitendes Bad<br />
(Elektrolyt)<br />
Positiv geladene Zink-<br />
Ionen lagern sich<br />
<strong>Stahl</strong>bandkathode ab<br />
(24 sec - Animation Elektrolyt.mpg)<br />
Quelle: Informationszentrum Weissblech e.V.<br />
SG_0086_ppt
Inhalt: <strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Blechrohteilen</strong><br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Problemstellung <strong>und</strong> Verfahrensprinzip<br />
Verfahrensgrößen<br />
Versagensfälle<br />
Weiterführende Verfahren<br />
Reinigen der Oberfläche - Beizen<br />
Ändern <strong>von</strong> Härte <strong>und</strong> Umformbarkeit - Glühen<br />
Oberflächenschutz - Beschichten<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
SG<br />
Zusammenfassung: Blechherstellung<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verfahrensweg der <strong>Stahl</strong>herstellung (vgl. Werkstofftechnik):<br />
Eisenerz Hochofen Roheisen Konverter <strong>Stahl</strong><br />
(Strang)guss<br />
Verfahrensweg der Blechherstellung:<br />
Brammen Warmalzwerk Grobblech Kaltwalzwerk Feinblechcoils<br />
Balligkeit:<br />
Größere Blechstärke in der Mitte des Bleches<br />
Gegenmaßnahmen:<br />
Stützwalzen, Bombierung <strong>und</strong> Vorbiegung der Walzen<br />
Weiterführende Bearbeitungsverfahren des Feinbleches:<br />
A) Oberflächenreinigung in Beize<br />
B) Verbesserung <strong>von</strong> Elastizität <strong>und</strong> Duktilität durch Glühen<br />
C) Oberflächenschutz durch Beschichten<br />
SG_0087_ppt
Ausblick<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Aufgabe:<br />
Fertigungsverfahren für unterschiedliche Bauteile<br />
Wie kommt der <strong>Stahl</strong> ins Auto?<br />
Wie wird Blech hergestellt?<br />
Wie fertigt man Kurbelwellen?<br />
Wie entstehen Lenkwellen?<br />
Wie fertigt man Dachrahmen?<br />
Wie trennt <strong>und</strong> verbindet man Blechteile?<br />
Wie entsteht die Karosserie?<br />
Wie werden Felgen hergestellt?<br />
Wie baut man leichte Autos?<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>Stahl</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Blechrohteilen</strong><br />
Schmieden <strong>und</strong><br />
Fließpressen<br />
Strangpressen <strong>und</strong> Profilumformung<br />
Trennen <strong>und</strong> Fügen<br />
Gestaltung <strong>von</strong> Blechteilen<br />
Drücken <strong>und</strong> Drückwalzen<br />
Leichtbau<br />
Gemeinsames Repetitorium:<br />
Zusammenfassung der Vorlesungsinhalte <strong>von</strong> ISF <strong>und</strong> LFU<br />
Literatur <strong>und</strong> Internetseiten zur Blechherstellung<br />
Literaturtipps:<br />
DIN 8583/2, DIN 13316<br />
<strong>Stahl</strong>-Informations-Zentrum „Vom Erz zum <strong>Stahl</strong>“<br />
Verein Deutscher Eisenhüttenleute (Hrsg.) „<strong>Stahl</strong>fibel“<br />
Heinrich Gorges „Was der Walzwerker <strong>von</strong> seiner Arbeit wissen muß“<br />
Kurt Lange „Lehrbuch der <strong>Umformtechnik</strong>“<br />
Lehrstuhl für<br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Internetseiten:<br />
<strong>Stahl</strong>-Informations-Zentrum Düsseldorf:<br />
Informationszentrum Weissblech e.V.:<br />
Informationsportal <strong>Umformtechnik</strong>:<br />
SMS DEMAG:<br />
Rasselstein Hoesch GmbH:<br />
www.stahl-info.de<br />
www.weissblech.de<br />
www.umformen.de<br />
www.sms-demag.com<br />
www.rasselstein-hoesch.de<br />
Disclaimer: Der Lehrstuhl für <strong>Umformtechnik</strong> hat keinerlei Einfluss auf den Inhalt der referenzierten Seiten, <strong>und</strong> übernimmt daher keine Haftung für den Inhalt, die Vollständigkeit, die<br />
Richtigkeit <strong>und</strong> die Aktualität der Seiten, die <strong>von</strong> den Seiten des Lehrstuhls in Form <strong>von</strong> Verweisen (Hyperlinks) oder sonstiges referenziert werden, ebenso nicht für den evtl. durch<br />
deren Anwendung entstandenen Schaden.<br />
SG_0088_ppt
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