Schmieden und Fließpressen - Institut für Umformtechnik und ...
Schmieden und Fließpressen - Institut für Umformtechnik und ...
Schmieden und Fließpressen - Institut für Umformtechnik und ...
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UNIVERSITÄT DORTMUND<br />
Fakultät Maschinenbau<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong> <strong>Umformtechnik</strong><br />
Fertigungslehre – Teilfach <strong>Umformtechnik</strong><br />
Wintersemester 2003/2004<br />
Prof. Dr.-Ing. M. Kleiner<br />
Dr.-Ing. F. Kleiner<br />
Dipl.-Ing. M. Badelt<br />
2. Wie fertigt man Kurbelwellen?<br />
Wie entstehen Lenkwellen?<br />
<strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
Inhalt der Vorlesungsreihe<br />
Aufgabe: Fertige die Einzelteile <strong>für</strong> folgende „Baugruppe“:<br />
Wie kommt der Stahl ins Auto? Herstellung von Stahl <strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt? Blechrohteilen<br />
Wie fertigt man Kurbelwellen? <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong><br />
Wie entstehen Lenkwellen? <strong>Fließpressen</strong><br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie fertigt man Dachrahmen? Strangpressen <strong>und</strong> Profilumformung<br />
Wie trennt <strong>und</strong> verbindet man Blechteile? Trennen <strong>und</strong> Fügen<br />
Wie entsteht die Karosserie? Gestaltung von Blechteilen<br />
Wie werden Felgen hergestellt? Drücken <strong>und</strong> Drückwalzen<br />
Wie baut man leichte Autos? Leichtbau<br />
Gemeinsames Repetitorium:<br />
Zusammenfassung der Vorlesungsinhalte von ISF <strong>und</strong> LFU
Inhalt: <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle, wie entstehen Hohlwellen <strong>und</strong> Bolzen?<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anforderungen an an Schmiedeteile, Eigenschaften<br />
Freiformschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen, -<br />
Versagenserscheinungen, größen, Versagenserscheinungen, Einordnung Einordnung des Verfahrens) des Verfahrens)<br />
Gesenkschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Anforderungen an Fließpressteile, Eigenschaften<br />
Einordnung des Verfahrens, Verfahrensvarianten<br />
Prozessprinzip, Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen, Versagenserscheinungen<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Problemstellung:<br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle?<br />
Aufgabe: <strong>Schmieden</strong> einer Kurbelwelle<br />
Fotos: www.autothiel.de, home.nikicity.de<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Fragestellung: Welche Anforderungen werden an Schmiedeteile gestellt?<br />
Anforderungen:<br />
-an das Schmiedeteil<br />
Gute mechanische Eigenschaften (Bruch<strong>und</strong><br />
Dauerfestigkeit, Porenfreiheit)<br />
Gute Maßhaltigkeit<br />
-an den Prozess<br />
Hohe Produktivität<br />
Geringer Materialeinsatz<br />
Herstellbarkeit von komplexen Geometrien<br />
Einsatz kostengünstiger Werkstoffe<br />
?<br />
Erreichbar durch:<br />
beanspruchungsgerechter Faserverlauf<br />
hoher Verschmiedungsgrad<br />
Einsatz von Mehrstufengesenken<br />
Automatisierung<br />
spanlose Bearbeitung<br />
Verbesserung der mechanischen<br />
Eigenschaften beim <strong>Schmieden</strong><br />
mb_0018_pt
Schmiedeverfahren<br />
Ausgangszustand:Schmiederohteil<br />
Schmiedeprozess<br />
Endzustand:<br />
Fertiges<br />
Schmiedeteil<br />
Freiformschmieden<br />
Prozessprinzip<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Gesenkschmieden<br />
Fotos: www.schmiede-info.de mb_0019_pt<br />
Prozessprinzip beim Freiformschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Oberwerkzeug<br />
Unterwerkzeug<br />
Werk<br />
-stück<br />
Prozessschritte:<br />
Erwärmen<br />
Erwärmen<br />
Entz<strong>und</strong>ern<br />
Entz<strong>und</strong>ern<br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Nachbearbeitung<br />
Flachsättel Spitzsättel R<strong>und</strong>sättel<br />
Mechanisch<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Durch Abschrecken<br />
Film: Dirostahl mb_0020c_pt
Prozessprinzip beim Freiformschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Oberwerkzeug<br />
Unterwerkzeug<br />
Werk<br />
-stück<br />
Prozessschritte:<br />
Erwärmen<br />
Entz<strong>und</strong>ern<br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Nachbearbeitung<br />
Nachbearbeitung<br />
Flachsättel Spitzsättel R<strong>und</strong>sättel<br />
Schmiedeverfahren<br />
Ausgangszustand:Schmiederohteil<br />
Schmiedeprozess<br />
Endzustand:<br />
Fertiges<br />
Schmiedeteil<br />
Freiformschmieden<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen<br />
Versagensfälle<br />
Verfahrenseinteilung<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Fräsen<br />
Schleifen<br />
Drehen<br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0020b_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Gesenkschmieden<br />
Fotos: www.schmiede-info.de mb_0019_pt
Anwendungsbeispiele <strong>und</strong><br />
Prozesscharakteristik Freiformschmieden<br />
Anwendungsbeispiele:<br />
- Wellen<br />
- Flanschwellen<br />
-Platten<br />
-Stäbe<br />
- Büchsen<br />
- Formteile<br />
Prozesscharakteristika:<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Vorteile des Freiformschmiedens<br />
Nachteile:<br />
Anwendungsgebiete:<br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
- Fertigung mit einfachen Werkzeugen<br />
- geringe Einrichtkosten<br />
- Einzelteilfertigung möglich<br />
- hohe Festigkeit <strong>und</strong> Belastbarkeit von<br />
Schmiedebauteilen durch beanspruchungsgerechten<br />
Faserverlauf<br />
- Stückgewichte von vielen Tonnen<br />
Hohe Maschinenkosten (Manipulator,<br />
Schmiedepresse...)<br />
Qualitativ einwandfreie <strong>und</strong> wirtschaftliche<br />
Herstellung von mechanisch<br />
hochbelasteten Bauteilen in Einzel- <strong>und</strong><br />
Kleinserienfertigung<br />
Fotos: Dirostahl; Schiffsschraube: Foto Volster, Industriefotografie mb_0022_pt<br />
Film: Freiformschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Oberwerkzeug<br />
Werkstück<br />
Unterwerkzeug<br />
Erwärmen<br />
Entz<strong>und</strong>ern<br />
<strong>Schmieden</strong><br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Nachbearbeitung<br />
Realer Prozess:<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Film: www.schmiede-info.de mb_0090_pt
Prozessgrößen beim Freiformschmieden<br />
Werkstückwerkstoff<br />
Fließspannung<br />
Ferrit. Stahl bei Schmiedetemp.: σ F ca. 30 N/mm<br />
Erforderliche Schmiedekraft<br />
F ~ σ F •AProjektion<br />
2<br />
Werkzeugtemperatur<br />
twz<br />
twz = 100 bis 250 °C (Warmzähigkeit nötig)<br />
Werkstücktemperatur<br />
tws<br />
tws >tRekristall (bis 1300°C)<br />
Umformgeschwindigkeit<br />
ϕ = 1 bis 5 s-1 ϕ<br />
(Hydraulisch)<br />
ϕ = ln (l1/l0) = ln (1+ ε) ε = (l1-l0)/l0<br />
•<br />
Werkzeuggeschwindigkeit<br />
Auftreffgeschwindigkeit: Spindelpresse:<br />
Vwz = 0,4..1 m/s; Kurbelpresse: Vwz bis 1m/s<br />
σ F<br />
Druckberührzeit<br />
>100 ms. (Hydraulischer Antrieb)<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
vwz Obersattel<br />
Spannung σ [MPa]<br />
200<br />
Versagensfälle beim Freiformschmieden<br />
0<br />
ε ela<br />
σ F<br />
σ P<br />
εpls<br />
Dehnung ε<br />
Fehler: Analyse:<br />
Gegenmaßnahmen:<br />
Maßfehler<br />
Mikrofehler,<br />
z.B. Poren<br />
Werkstück<br />
Untersattel<br />
σ B<br />
mb_0035_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Risse Fluoreszenzrissprüfung<br />
Wirbelstromprüfung<br />
Geometrie des Bauteils ändern<br />
Foto: Dirostahl<br />
Mehrstellenmessgerät<br />
Koordinatenmessgerät<br />
Mikroskopisch<br />
Freiformgeschmiedete Welle<br />
Risse<br />
Maßfehler<br />
Mikrorisse, Poren<br />
Thermischen Verzug durch<br />
gesteuerte Abkühlung<br />
minimieren (Nacharbeit !)<br />
Poren verschmieden: höherer<br />
Verschmiedungsgrad<br />
mb_0037_pt
Einteilung der Umformverfahren Freiformen<br />
nach DIN 8583 Blatt 3<br />
Recken<br />
R<strong>und</strong>kneten<br />
Freiformen<br />
Breiten Stauchen Treiben<br />
Inhalt: <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Schweifen<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Dengeln<br />
mb_0023_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle, wie entstehen Hohlwellen <strong>und</strong> Bolzen?<br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anforderungen an Schmiedeteile, Eigenschaften<br />
Freiformschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Gesenkschmieden (Prozess-prinzip, (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Anforderungen an Fließpressteile, Eigenschaften<br />
Einordnung des Verfahrens, Verfahrensvarianten<br />
Prozessprinzip, Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen, Versagenserscheinungen<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Erwärmen<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0024a_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0024b_pt
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> den wissenschaftlichen film ifw<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Entz<strong>und</strong>ern<br />
Entz<strong>und</strong>ern<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Mechanisch<br />
Mechanisch<br />
Durch Abschrecken<br />
mb_0024c_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Mechanisch<br />
Durch Abschrecken<br />
mb_0024d_pt
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Masseverteilung durch Reckwalzen<br />
Die Massenverteilung<br />
bezeichnet die Anpassung<br />
der Rohteilgeometrie an die<br />
Fertiggeometrie durch<br />
Bereitstellung von<br />
Teilvolumina<br />
mb_0024e_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0024f_pt
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Foto: Schuler<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Grat -bahn<br />
-spalt<br />
-mulde<br />
Grat<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Obergesenk<br />
Breiten<br />
Steigen<br />
Untergesenk<br />
mb_0024g_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Fertigschmieden<br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anwendungsbeispiele:<br />
mb_0024h_pt
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
z.B.:<br />
Biegen<br />
Maßprägen<br />
Nachpressen<br />
Warmkalibrieren<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0024k_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0024L_pt
Prozessprinzip beim Gesenkschmieden<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Obergesenk<br />
Grat<br />
Untergesenk<br />
Gesenk mit Gratspalt<br />
(offenes Gesenk)<br />
Obergesenk<br />
Untergesenk<br />
Geschlossenes<br />
Gesenk<br />
Film: www.schmiede-info.de<br />
Prozessschritte:<br />
(offenes Gesenk)<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Endfertigung<br />
Film 1: Gesenkschmieden einer Kurbelwelle<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Trennen<br />
Erwärmen/ Entz<strong>und</strong>ern<br />
Masseverteilung<br />
Vorformung<br />
Fertigschmieden<br />
Fertigschmieden<br />
Abgraten / Lochen<br />
Nachformen<br />
Wärmebehandlung<br />
Endfertigung<br />
Realer Prozess:<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Erholung <strong>und</strong> Rekristallisation<br />
erfolgen in der Regel durch<br />
gesteuertes Abkühlen nach dem<br />
<strong>Schmieden</strong>.<br />
spanende Nachbearbeitung<br />
mb_0024m_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Film: www.schmiede-info.de mb_0092_pt
Schmiedeverfahren<br />
Ausgangszustand:Schmiederohling<br />
Schmiedeprozess<br />
Endzustand:<br />
Fertiges<br />
Schmiedeteil<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Freiformschmieden Gesenkschmieden<br />
Prozessgrößen<br />
Versagens –<br />
ercheinungen<br />
Verfahrenseinteilung<br />
Fotos: www.schmiede-info.de mb_0019_pt<br />
Gesenktemperatur<br />
- Abhängigkeit von Ort <strong>und</strong> Zeit -<br />
(nach H. Meyer-Nolkemper)<br />
Oberflächentemperatur<br />
Kerntemperatur<br />
Temperatur der<br />
Außenfläche<br />
t<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Spitzentemperatur<br />
Temperatur-<br />
Differenz<br />
Gr<strong>und</strong>temperatur<br />
Le_0635_f
Prozessgrößen beim Gesenkschmieden<br />
Werkzeuggeschwindigkeit<br />
Umformgeschwindigkeit<br />
Werkzeugtemperatur<br />
Werkstück-<br />
Werkstoff<br />
Fließspannung<br />
Schmiedbare Werkstoffe<br />
(Deutsche Schmiedetechnik)<br />
Druckberührzeit<br />
Temp.Verteilung<br />
während<br />
d. Umformung<br />
Erforderliche<br />
Schmiede-<br />
Kraft u. Arbeit<br />
Temperaturverteilung<br />
in<br />
Ausgangsform<br />
Schmierstoff<br />
Reibbedingungen<br />
Stahlgruppe<br />
Unlegierte Baustähle<br />
Vergütungsstähle<br />
Einsatzstähle<br />
Nitrierstähle<br />
Stähle <strong>für</strong> Flamm- <strong>und</strong><br />
Induktionshärten<br />
Wälzlagerstähle<br />
Warmfeste Stähle<br />
Kaltzähe Stähle<br />
Nichtrostende Stähle<br />
AFP- Stähle<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Schmiedestück<br />
-geometrie<br />
Vh_0195_f<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Normblatt<br />
DIN EN 10023<br />
DIN EN 10083<br />
DIN 17210<br />
DIN 17211<br />
DIN 17212<br />
DIN 17230/40<br />
DIN 17243<br />
DIN 17280<br />
DIN 17440<br />
SEW 101<br />
We_0200_f
Einteilung der Umformverfahren<br />
Gesenkformen nach DIN 8583 Blatt 4<br />
Formrecken<br />
Gesenkformen mit teilweise<br />
umschlossenem Werkstück<br />
Formstauchen<br />
Gesenkformen<br />
Reckstauchen<br />
Einteilung der Umformverfahren<br />
Gesenkformen nach DIN 8583 Blatt 4<br />
Gesenkformen mit teilweise<br />
umschlossenem Werkstück<br />
Gesenkdrücken<br />
...<br />
Formpressen<br />
mit Grat<br />
Gesenkformen<br />
Formr<strong>und</strong>kneten<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Gesenkformen mit ganz<br />
umschlossenem Werkstück<br />
...<br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Schließen<br />
im Gesenk<br />
mb_0030_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Gesenkformen mit ganz<br />
umschlossenem Werkstück<br />
Formpressen<br />
ohne Grat<br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anstauchen<br />
im Gesenk<br />
mb_0031_pt
Inhalt: <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle, wie entstehen Hohlwellen <strong>und</strong> Bolzen?<br />
<strong>Schmieden</strong><br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anforderungen an Schmiedeteile, Eigenschaften<br />
Freiformschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Gesenkschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Anforderungen an Fließpressteile, Eigenschaften<br />
Einordnung des Verfahrens, Verfahrensvarianten<br />
Prozessprinzip, Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen, Versagenserscheinungen<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Anwendungsbeispiele: Schmiedeteile<br />
Deutschland: 2 Mio Tonnen<br />
Stahlschmiedeteile / Jahr.<br />
Inland: 75,3%<br />
Export: 24,7%<br />
Typische<br />
Schmiedeteile<br />
-Naben<br />
-Getrieberäder<br />
-Schaltgabeln<br />
-Verbindungselemente<br />
-Kurbelwellen<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Gesenkschmiedeteile 67,9%<br />
Flansche, Rohrformstücke 9,7%<br />
Kaltfließpressteile 7,7%<br />
Freiformschmiedestücke 9,2%<br />
Geschmiedete <strong>und</strong> gewalzte Ringe 5,5%<br />
Foto: www.schmiede-info.de mb_0032_pt
Integration mehrerer Funktionen in einem<br />
Bauteil<br />
Bild: Schuler Handbuch<br />
Flansch<br />
Napf<br />
Anschlussstück<br />
fließgepresst geschweißt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Beispiel Ölfiltergehäuse: Fließgepresste Einzelkomponente im Vergleich<br />
zur dreiteiligen geschweißten Ausführung<br />
Materialeinsparung durch <strong>Fließpressen</strong><br />
Drehen<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Quelle: Hatebur<br />
mb_0050_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Material: Ck35<br />
Materialeinsparung: 75% ; Produktionsmenge hier: 90 Stck/min.<br />
Basis: we_0106_pta
Einteilung der Umformverfahren Durchdrücken<br />
nach DIN 8583 Blatt 6<br />
DIN 8583 Blatt 6<br />
Verjüngen<br />
Strangpressen<br />
Durchdrücken<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Strangpressen<br />
mit starren<br />
Werkzeugen<br />
Strangpressen<br />
mit Wirkmedien<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
mit starren<br />
Werkzeugen<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
mit Wirkmedien<br />
Vorwärts-StrangpressenRückwärts-Strangpressen<br />
Quer-Strangpressen<br />
Hydrostatisches Vorwärts<br />
Strangpressen<br />
Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Rückwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Quer-<strong>Fließpressen</strong><br />
Hydrostatisches Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Verfahrenskombinationen beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Napf-Vorwärts<br />
Napf-Rückwärts<br />
Napf-Rückwärts/<br />
Flanschstauchen<br />
Voll-Vorwärts<br />
Napf-Rückwärts<br />
Napf-Rückwärts<br />
Napf-Rückwärts<br />
Hohl-Vorwärts<br />
Napf-Rückwärts<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Verjüngen mit Vollkörpern<br />
Verjüngen mit Hohlkörpern<br />
Voll-Vorwärts-Strangpressen<br />
Hohl-Vorwärts-Strangpress.<br />
Voll-Rückwärts-Strangpress.<br />
Hohl-Rückwärts-Strangpress.<br />
Voll-Quer-Strangpressen<br />
Hohl-Quer-Strangpressen<br />
Hydrostatisches<br />
Voll-Vorwärts-Strangpressen<br />
Voll-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Hohl-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Napf-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Voll-Rückwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Hohl-Rückwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Napf-Rückwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Voll-Quer-<strong>Fließpressen</strong><br />
Hohl-Quer-<strong>Fließpressen</strong><br />
Napf-Quer-<strong>Fließpressen</strong><br />
Hydrostatisches<br />
Voll-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Hydrost. Hohl-Vorwärts-Fl.<br />
Basis: We_0091_b<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Voll-Vorwärts<br />
Voll-Rückwärts<br />
Voll-Rückwärts<br />
Napf-Rückwärts<br />
Bei der Herstellung von Massivteilen werden die klassischen Fließpressverfahren<br />
durch Verfahren wie Stauchen <strong>und</strong> Abstreckgleitziehen ergänzt. Zudem wird durch<br />
Loch-, Fließloch-, Beschneide- <strong>und</strong> Biegevorgänge die Formenvielfalt der heute<br />
herstellbaren Massivteile erheblich erweitert.<br />
mb, Basis: We_0114a_b
Inhalt: <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle, wie entstehen Hohlwellen <strong>und</strong> Bolzen?<br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anforderungen an Schmiedeteile, Eigenschaften<br />
Freiformschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Gesenkschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Anforderungen an Fließpressteile, Eigenschaften<br />
Einordnung des Verfahrens, Verfahrensvarianten<br />
Prozessprinzip, Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen, Versagenserscheinungen<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Trennen<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0056_pt
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
(Am Beispiel des Voll-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong>s)<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Weichglühen zur Beseitigung<br />
der Kaltverfestigung.<br />
Im Film: Zwischenglühen von<br />
Werkstücken zwischen<br />
vorherigem Stauchen <strong>und</strong><br />
nachfolgendem <strong>Fließpressen</strong><br />
Reinigen:<br />
- Entz<strong>und</strong>ern<br />
-Entfetten<br />
-Trocknen<br />
mb_0058_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Das Reinigen dient der<br />
Vorbereitung zur<br />
Schmierstoffaufnahme<br />
mb_0059_pt
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffaufttrag<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren Phosphatieren (Bondern),<br />
(Bondern),<br />
MoS2, MoS2, MoS2, Graphit<br />
Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Schmierung <strong>und</strong> Weichglühen<br />
ermöglichen größere<br />
Umformgrade. So können<br />
auch weniger fließfähige<br />
Werkstoffe eingesetzt werden.<br />
Im Film: Phosphatieren<br />
(Zinkphosphat) zur<br />
Reibungsverminderung<br />
mb_0060_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Kaltfließpressen<br />
Kaltfließpressen<br />
bei bei Raumtemperatur<br />
Raumtemperatur<br />
Warmfließpressen<br />
Warmfließpressen<br />
oberhalb oberhalb Trekristall Trekristall<br />
Trekristall<br />
mb_0063_pt
Gegenüberstellung<br />
Kaltfließpressen - Warmfließpressen<br />
Kaltfließpressen<br />
- Umformung bei Raumtemperatur<br />
- Verbesserung der mechanischen Eigenschaften<br />
durch Kaltverfestigung<br />
- Bauteilgröße beschränkt (hohe<br />
Prozesskräfte)<br />
- höchste Form- <strong>und</strong> Maßgenauigkeit,<br />
minimale Toleranzen,<br />
- keine spanende Nachbearbeitung<br />
erforderlich<br />
- höchste Oberflächengüte (Rz12- Rz25)<br />
Kaltfließpressteile<br />
Fotos: www.Hatebur.ch<br />
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Verfahrensprinzip:<br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> <strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Warmfließpressen<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Pressbüchse<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
- Umformung oberhalb Trekristall<br />
- <strong>für</strong> schlecht umformbare Werkstoffe<br />
(hochfeste Stähle, Sonderqualitäten)<br />
- geringere Prozesskräfte<br />
- werkzeugschonend<br />
- größere Bauteile als beim Kaltfließpr.<br />
- sehr hohe Umformgrade möglich<br />
- höhere Taktzeiten (bis 120/ min.)<br />
- kostengünstiger, da geringere Werkzeugbelastung,<br />
höhere Standzeiten<br />
Warmfließpressteile<br />
Werkstück<br />
mb_0064_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Stempel<br />
mb_0061_pt
Prozessablauf <strong>und</strong> Prozesscharakteristik<br />
beim Voll-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
Mehrstufiges Kaltfließpressen<br />
Greifer<br />
Foto: Schuler Pressen Prospekt, Film: Hatebur<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Prozessablauf beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Anwendungsbeispiele<br />
(Fließpressteile):<br />
Trennen<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffauftrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Mech. Weiterbearbeitung<br />
Weiterbearbeitung<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Prozesscharakteristika:<br />
Vorteile des <strong>Fließpressen</strong>s<br />
- hohe Festigkeit <strong>und</strong> Belastbarkeit von<br />
fließgepressten Bauteilen durch<br />
beanspruchungsgerechten Faserverlauf<br />
- Kaltfließpressen: Oberfläche, Form- <strong>und</strong><br />
Maßgenauigkeit entsprechen<br />
Einbauanforderungen<br />
- Kaltfließpressen: Sehr gute<br />
Kaltverfestigung<br />
- Hohe Produktivität (Hubzahlen bis zu<br />
120/min Warm-, 100/min Kaltumformung).<br />
(Informationen aus Film Hatebur)<br />
Nachteile<br />
Kaltfließpressen:<br />
- Kaltverfestigung begrenzt Umformgrad,<br />
nur fließfähige Werkstoffe<br />
- Hohe Prozesskräfte ->Werkzeugbelastung<br />
Anwendungsgebiete<br />
Herstellung kleiner, in der Regel mechanisch<br />
stark beanspruchter Bauteile (Niete, Bolzen,<br />
Rohrformstücke, Hohlwellen) in Serien- <strong>und</strong><br />
Massenproduktion<br />
mb_0062_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wärmebehandlung:<br />
Kornwachstum, Rekristallisation<br />
Mech. Weiterbearbeitung:<br />
z.B. Stauchen oder<br />
Spanende Weiterbearbeitung:<br />
(Bei Kaltfließpressteilen in d. Regel<br />
nur <strong>für</strong> Hinterschneidungen nötig)<br />
-Drehen<br />
- Fräsen<br />
- Schleifen<br />
mb_0065_pt
Film: Kaltfließpressen<br />
(Schlauchstutzen, 100 Stück /min.)<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Trennen<br />
Trennen<br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffaufttrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Film: Hatebur<br />
Film: Warmfließpressen<br />
(120 Stück /min.)<br />
Verfahrensprinzip:<br />
Trennen<br />
Trennen<br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
Weichglühen<br />
Reinigen<br />
Schmierstoffaufttrag<br />
Phosphatieren (Bondern),<br />
MoS2, Graphit<br />
<strong>Fließpressen</strong> mehrstufig<br />
Wärmebehandlung<br />
Mech. Weiterbearbeitung<br />
Realer Prozess:<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
- Draht abscheren (100 Stück pro Minute)<br />
- <strong>Fließpressen</strong> (hier kombiniert mit Stauchen <strong>und</strong> 6-Kant abgraten)<br />
- Transportieren (Transportgreifer)<br />
- Auswerfen (Auswerfer)<br />
Realer Prozess:<br />
mb_0066_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
- Zufuhr des auf Schmiedetemperatur erwärmten Rohmaterials<br />
- Werkstoff abscheren (120 Präzisionsteile pro Minute)<br />
- Warmfließpressen (im Film 4-stufig <strong>Fließpressen</strong> + <strong>Schmieden</strong>)<br />
Film: Hatebur mb_0067_pt
Inhalt: <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle, wie entstehen Hohlwellen <strong>und</strong> Bolzen?<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anforderungen an Schmiedeteile, Eigenschaften<br />
Freiformschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Gesenkschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Anforderungen an Fließpressteile, Eigenschaften<br />
Einordnung des Verfahrens, Verfahrensvarianten<br />
Prozessprinzip, Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen, Versagenserscheinungen<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen<br />
Prozessgrößen beim <strong>Fließpressen</strong><br />
Werkzeuggeschwindigkeit vwz<br />
Auftreffgeschwindigkeit:<br />
Kurbel- <strong>und</strong> Exzenterpresse: Vwz >= 0,4 m/s<br />
Kniehebelpresse: Vwz tRekristall (Stahl ca. 1300°C)<br />
Werkstückwerkstoff<br />
Kraft-Weg Verlauf<br />
σ F<br />
Fließspannung<br />
Spannungszustand im Werkstück<br />
Ferrit. Stahl bei Raumtemp.: σ F ca 250 N/mm 2<br />
Umformgeschwindigkeit ϕ •<br />
ϕ = 5 bis 40 s -1<br />
ϕ = ln (l1/l0) = ln (1+ ε) ε = (l1-l0)/l0<br />
Voll-Vorwärts-<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Stempel<br />
Pressbüchse<br />
Werkstück<br />
mb_0078_pt
Werkstoffauswahl beim Kaltfließpressen<br />
Quelle: doldgmbh.de<br />
Materialauswahl <strong>für</strong> Kaltfließpressteile<br />
Kraft-Weg-Verlauf beim Kaltfließpressen<br />
Nennkräfte von Kaltfließpressen:<br />
Kurbel- <strong>und</strong> Exzenterpresse 630..40.000 KN<br />
Kniehebelpresse 630..40.000 KN<br />
Hydraulische Presse o.U.<br />
1000..40.000 KN<br />
Kniehebelpresse<br />
s<br />
u.U.<br />
Umformkraft F , Stößelkraft F St<br />
Nennkraft F N<br />
FSt = F ( h)<br />
St<br />
F<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
mb_0079_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
h N<br />
o.U. u.U.<br />
Umformweg s ( Stößelweg h )<br />
W<br />
We_0103_f
Kraft-Weg-Verlauf <strong>für</strong> das Kaltfließpressen mit<br />
quasistationärem Zustand<br />
Kraft F<br />
( nach K. Lange )<br />
id<br />
F<br />
instationärer<br />
Bereich<br />
max<br />
F<br />
F<br />
Stempelweg h<br />
Spannungszustand im Werkstück<br />
beim Voll-Vorwärts-<strong>Fließpressen</strong><br />
2α = Öffnungswinkel<br />
β = Schulterwinkel<br />
F<br />
RW<br />
= Reibkraft an der<br />
Preßbüchse<br />
F RS = Reibkraft an der<br />
Fließpressschulter<br />
kf,0 = Fließspannung<br />
im Ausgangsquerschnitt<br />
A A0 kf,1 = Fließspannung<br />
im End-<br />
querschnitt A1 ( nach K. Lange )<br />
β<br />
α<br />
p St<br />
d<br />
0<br />
k f,1<br />
σ<br />
z r<br />
1<br />
d1<br />
F<br />
ges<br />
σ<br />
z<br />
A<br />
A 0<br />
σ<br />
r<br />
1<br />
F RW<br />
F RS<br />
quasistationärer<br />
Bereich<br />
l<br />
z<br />
p St<br />
σ<br />
z<br />
k f,1<br />
W<br />
W<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
ges<br />
id<br />
F e<br />
Weg h<br />
We_0093_f<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
k f,0<br />
σ σ<br />
r t<br />
-σ<br />
Le_0229_f
Anwendungsbeispiele <strong>für</strong> Fließpressteile<br />
Quelle: Hatebur<br />
Quelle: www.hatebur.ch<br />
Kaltfließpressteile<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Warm- fließpressteile<br />
Zum Teilespektrum Kaltfließpresse<br />
von Fließpressteilen gehören Warmfließpresse<br />
• Befestigungselemente (Schrauben, Bolzen, Muttern,<br />
Nieten)<br />
• Teile <strong>für</strong> die Bauindustrie (L- <strong>und</strong> T-Stücke)<br />
• Maschinenbau (Kugellagerschalen, -rollen <strong>und</strong> -tonnen)<br />
• Automobil- <strong>und</strong> Zweiradindustrie (Teile <strong>für</strong> Motoren,<br />
Getriebe, Fahrwerk, Lenkung, Bremsen, Motorelektrik)<br />
• Haushaltsgeräte, Bürogeräte, Uhren, Medizintechnik<br />
Inhalt: <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong> <strong>Fließpressen</strong><br />
<strong>Schmieden</strong><br />
Quelle: Hatebur<br />
mb_0069_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Wie entsteht eine Kurbelwelle, wie entstehen Hohlwellen <strong>und</strong> Bolzen?<br />
<strong>Fließpressen</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Anforderungen an Schmiedeteile, Eigenschaften<br />
Freiformschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Gesenkschmieden (Prozessprinzip, -charakteristik, -größen,<br />
Versagenserscheinungen, Einordnung des Verfahrens)<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Anforderungen an Fließpressteile, Eigenschaften<br />
Einordnung des Verfahrens, Verfahrensvarianten<br />
Prozessprinzip, Prozesscharakteristik<br />
Prozessgrößen, Versagenserscheinungen<br />
Anwendungsbeispiele<br />
Zusammenfassung, Internet- <strong>und</strong> Literaturempfehlungen
Zusammenfassung Freiformschmieden<br />
Einteilung der Freiformschmiedeverfahren nach DIN 8583 Blatt 3:<br />
R<strong>und</strong>kneten, Breiten, Treiben, Schweifen, Dengeln<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Gegenmaßnahmen beim Freiformschmieden:<br />
Risse: Geometrie des Bauteils ändern<br />
Maßfehler: Thermischen Verzug durch gesteuertes Abkühlen<br />
minimieren (Nachbearbeitung!)<br />
Mikrofehler, Poren: Höherer Verschmiedungsgrad<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Prozesskette Freiformschmieden<br />
Trennen Erwärmen Entz<strong>und</strong>ern (mechanisch/ abschrecken)<br />
<strong>Schmieden</strong> Wärmebehandlung Nachbearbeitung (spanend)<br />
Eigenschaften, Vorteile, Nachteile Freiformschmieden:<br />
geringe Einrichtkosten, Einzelteilfertigung möglich, Werkstückbelastbarkeit durch<br />
beanspruchungsgerechten Faserverlauf, sehr hohe Stückgewichte möglich,<br />
hohe Maschinenkosten, preiswerte Werkstoffe einsetzbar<br />
Zusammenfassung Gesenkschmieden<br />
mb_0045_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Einteilung der Gesenkschmiedeverfahren nach DIN 8583 Blatt 4:<br />
Geschlossenes Gesenk, Offenes Gesenk (mit Grat, Werkst. teilw. umschlossen)<br />
Prozesskette Gesenkschmieden:<br />
Trennen Erwärmen Entz<strong>und</strong>ern Massenverteilung Vorformen<br />
Fertigschmieden Abgraten/Lochen Nachformen (Biegen, Maßprägen,<br />
Nachpressen, Warmkalibrieren) Wärmebehandlung Endfertigung<br />
Eigenschaften, Vorteile, Nachteile Gesenkschmieden<br />
Serienfertigung (Automatisierung), hohe Produktivität, Bruch- u. Dauerfestigkeit,<br />
Beanspruchungsgerechter Faserverlauf (Sicherheitsbauteile!), Präzisionsschmieden<br />
(einbaufertige Werkstücke), hohe Kosten: Werkzeuge, Energie,<br />
Investition.<br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Gegenmaßnahmen beim Gesenkschmieden:<br />
Risse: Geometrie des Bauteils anpassen<br />
Maßfehler: Thermischen Verzug durch gesteuertes Abkühlen minimieren<br />
Fluchtabweichung, Versatz: Korrektur der Stellung der Gesenke zueinander<br />
Mikrofehler, Poren: Höherer Verschmiedungsgrad<br />
mb_0046_pt
Literatur <strong>und</strong> Internetseiten <strong>Schmieden</strong><br />
Literaturtipps: Verein Deutscher Eisenhüttenleute (Hrsg.) „Stahlfibel“<br />
Kurt Lange „Lehrbuch der <strong>Umformtechnik</strong>“ Band 2: Massivumformung<br />
W. König „Fertigungsverfahren“ Band 4<br />
K. Lange, H. Meyer-Nolkemper: „Gesenkschmieden von Stahl“<br />
Schuler „Handbuch der <strong>Umformtechnik</strong>“<br />
Reiner Kopp, Herbert Wiegels „Einführung in die <strong>Umformtechnik</strong>“<br />
Werner W. Adolf „Schmiedeteile Gestaltung, Anwendung, Beispiele“<br />
Internetseiten:<br />
VDG Infoportal Gießerei: www.gussforum.de<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Schmiede Journal: www.schmiede-journal.de<br />
Industrieverband Massivumformung e.V.: www.schmiede-info.de<br />
Dirostahl Stahl-, Walz- <strong>und</strong> Hammerwerk: www.dirostahl.de<br />
FELSS GmbH: www.felss.de<br />
SMS Eumuco: www.sms-eumuco.de<br />
HMP GmbH: www.hmp.com<br />
Zusammenfassung <strong>Fließpressen</strong><br />
Einteilung der Fließpressverfahren nach DIN 8583 Blatt 6:<br />
<strong>Fließpressen</strong> mit starren Werkzeugen ⇔ <strong>Fließpressen</strong> mit Wirkmedien<br />
Unterscheidung nach Werkstofffluss: Vorwärts, Rückwärts, Quer)<br />
Unterscheidung nach Querschnittsgeometrie: Voll, Hohl, Napf)<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Vorteile des <strong>Fließpressen</strong>s:<br />
Werkstoffeinsparung, beanspruchungsger. Faserverlauf, hohe Produktivität<br />
Kaltfließpressen:<br />
Warmfließpressen:<br />
höchste Oberflächengüte (Rz12-Rz25), z<strong>und</strong>erfrei, hohe<br />
Kaltverfestigung, höchste Form- <strong>und</strong> Maßhaltigkeit<br />
geringe Prozesskräfte, daher geringe Werkzeugbelastung, Verringerung<br />
der Fließspannung (k (kf f = f(T)), Anwendung auf schwer umformbare<br />
Werkstoffe, Herstellung größerer Bauteile, Erzielung<br />
größerer Gesamtumformgrade, Umform. höherfester Werkstoffe<br />
mb_0088_pt
Zusammenfassung <strong>Fließpressen</strong><br />
Versagensfälle <strong>und</strong> Gegenmaßnahmen beim <strong>Fließpressen</strong>:<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Prozesskette <strong>Fließpressen</strong>:<br />
Weichglühen Trennen Entz<strong>und</strong>ern Schmieren<br />
mehrstufig <strong>Fließpressen</strong> Wärmebehandlung mech. Weiterbearbeitung<br />
Risse: Mehr Umformstufen, Zwischenglühen, niedrigere<br />
Umformgeschwindigkeit<br />
Maßfehler: Werkzeugverschleiß kontrollieren, höhere Umformstufenzahl<br />
Prozessgrößen beim <strong>Fließpressen</strong>:<br />
Werkzeuggeschwindigkeit vwz, Werkzeugtemperatur twz, Werkstücktemperatur<br />
tws, Werkstückwerkstoff, Fließspannung σ F, Spannungszustand im Werkstück,<br />
Kraft-Weg Verlauf, Umformgeschwindigkeit ϕ •<br />
Literatur <strong>und</strong> Internetseiten <strong>Fließpressen</strong><br />
Literaturtipps:<br />
Lange, K.: Lehrbuch der <strong>Umformtechnik</strong>, Band 2: Massivumformen<br />
König, W.: Fertigungsverfahren, Band 4<br />
VDI-Richtlinien / Teil 2, Register 5:<br />
3138 Kaltfließpressen von Stählen <strong>und</strong> NE-Metallen<br />
3165 Schmierstoffe der Kaltumformung<br />
3166 Halbwarmfließpressen<br />
3165 Presskraftermittlung<br />
3186 Werkzeuge <strong>für</strong> das Kaltfließpressen von Stahl<br />
Internetseiten:<br />
mb_0089_pt<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Hatebur Umformmaschinen AG: www.hatebur.ch<br />
Dold Kaltfließpressteile GmbH: http://doldgmbh.de<br />
Neumeyer-<strong>Fließpressen</strong> GmbH: www.neumeyer-fliesspressen.de<br />
<strong>Institut</strong>e der Arbeitsgemeinschaft <strong>Umformtechnik</strong>: www.umformen.de
Ausblick<br />
Aufgabe: Fertige die Einzelteile <strong>für</strong> folgende „Baugruppe“:<br />
Wie kommt der Stahl ins Auto? Herstellung von Stahl <strong>und</strong><br />
Wie wird Blech hergestellt? Blechrohteilen<br />
Wie fertigt man Kurbelwellen? <strong>Schmieden</strong> <strong>und</strong><br />
Wie entstehen Lenkwellen? <strong>Fließpressen</strong><br />
Wie trennt <strong>und</strong> verbindet man Blechteile? Trennen <strong>und</strong> Fügen<br />
Wie entsteht die Karosserie? Gestaltung von Blechteilen<br />
Wie baut man leichte Autos? Leichtbau<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
Wie fertigt man Dachrahmen? Strangpressen <strong>und</strong> Profilumformung<br />
Wie werden Felgen hergestellt? Drücken <strong>und</strong> Drückwalzen<br />
Gemeinsames Repetitorium:<br />
Zusammenfassung der Vorlesungsinhalte von ISF <strong>und</strong> LFU<br />
Internetseiten: Disclaimer<br />
Lehrstuhl <strong>für</strong><br />
<strong>Umformtechnik</strong><br />
Universität Dortm<strong>und</strong><br />
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