Handbuch Umformtechnik (eBook)

Vorwort 5
Mitarbeiter 6
Inhalt 7
1 Einleitung 12
1.1 Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik 12
1.1.1 Historische Entwicklung der Umformtechnik 12
1.1.2 Gründung umformtechnischer Institute in Deutschland 14
1.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik 16
1.1.4 Definitionen der Umformtechnik 18
1.2 Einteilung der Umformverfahren 19
1.2.1 Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 19
1.2.2 Einteilung der Umformverfahren nach DIN 8582 22
Literatur zu Kapitel 1 24
2 Grundlagen der Umformtechnik 25
2.1 Werkstoffverhalten 25
2.1.1 Werkstoffkundliche Aspekte 25
2.1.2 Metallkundliche Grundlagen 47
2.2 Bezogene und logarithmische Formänderung 67
2.3 Umformgeschwindigkeit 75
2.4 Fließkurven und Aufnahmeverfahren 76
2.4.1 Klassischer Zugversuch 80
2.4.2 Zugversuch nach Siebel 82
2.4.3 Auswertung der Breiteneinschnürung bei einer Flachzugprobe 84
2.4.4 Zugversuch nach Reihle 89
2.4.5 Zugversuch an vorgewalzten Blechproben 95
2.4.6 Hydraulische Tiefung 96
2.4.7 Zylinderstauchversuch 100
2.4.8 Kegelstauchversuch 101
2.4.9 Einfluss von Temperatur und Umformgeschwindigkeit auf die Fließspannung 102
2.5 Einführung in die Berechnung umformtechnischer Prozesse 107
2.5.1 Gemeinsame Grundlagen der Elastizitäts-und Plastizitätsrechnung 108
2.5.2 Elastizitätsrechnung 137
2.5.3 Plastizitätsrechnung 158
2.5.4 Umformkraft und Umformarbeit 185
2.5.5 Berechnungsverfahren der Plastizitätsrechnung 197
2.6 Einfluss der Reibung auf den Umformprozess 233
2.6.1 Reibungszustände 235
2.6.2 Oberflächenkenngrößen für Werkzeuge 238
2.6.3 Mathematische Beschreibung der Reibung 244
2.6.4 Experimentelle Ermittlung des Reibwerts 252
Literatur zu Kapitel 2 264
3 Blechumformung 268
3.1 Verfahren der Blechumformung 268
3.2 Tiefziehen im Anschlag 271
3.2.1 Spannungen beim Tiefziehen 274
3.2.2 Formänderungen im Flanschbereich 276
3.2.3 Kräfte beim Tiefziehen 279
3.2.4 Krafteinleitung beim Tiefziehen 289
3.2.5 Verlauf der örtlichen Formänderungen 296
3.2.6 Berücksichtigung des Anstiegs der Kaltverfestigung im Ziehteilflansch 297
3.2.7 Einfluss Fließkurvenlage auf das Grenzziehverhältnis 299
3.2.8 Versagensarten 301
3.2.9 Einflussgrößen auf das Tiefziehergebnis 301
3.2.10 Ermittlung des Arbeitsbereichs (Gutteilfenster) 302
3.3 Tiefziehen im Weiterschlag 305
3.4 Blechprüfverfahren 305
3.4.1 Näpfchenprüfung nach Swift 306
3.4.2 Ermittlung des Grenzziehverhältnisses nach Schmidt 307
3.4.3 Ziehverhältnis nach Dutschke für nichtrotatorische Geometrien 308
3.4.4 Erichsen-Prüfung nach ISO20482 308
3.4.5 Engelhardt-Test 309
3.4.6 Zugversuch nach EN10002 und EN10130 311
3.4.7 Kreuzzugversuch 317
3.4.8 Ermittlung von Grenzformänderungskurven 320
3.5 Ermittlung von lokalen Formänderungen 325
3.6 Werkzeugtechnik für das Tiefziehen 331
3.6.1 Aufbau von Tiefziehwerkzeugen 331
3.6.2 Betätigungsarten des Niederhalters 341
3.6.3 Niederhaltersysteme 350
3.7 Wirkmedienbasierte Umformung 358
3.7.1 Hydromechanisches Tiefziehen 359
3.7.2 Beheiztes hydromechanisches Tiefziehen 363
3.7.3 Hochdruckblechumformung (HBU) 365
3.7.4 Fluidzell-Umformung 366
3.7.5 Innenhochdruck-Umformung (IHU) 367
3.8 Tiefziehen unter Temperatureinfluss 370
3.8.1 Tiefziehen bei erhöhten Temperaturen 370
3.8.2 Warmumformung Presshärten 374
3.9 Sonderverfahren der Blechumformung 375
3.10 Scherschneiden 377
3.11 Biegen 385
3.11.1 Biegeverfahren 386
3.11.2 Richten durch Biegen 391
3.12 Fügen 393
3.12.1 Bördeln 393
3.12.2 Falzen 403
3.12.3 Clinchen 409
a) 415
b) 415
3.12.4 Stanznieten 417
3.13 Werkzeugverschleiß beim Umformen 420
3.13.1 Verschleißmechanismen 420
3.13.2 Maßnahmen zur Verschleißreduktion 426
3.13.3 Weitere Maßnahmen zur Verschleißreduktion 438
3.14 Blechwerkstoffe 447
3.14.1 Stähle 447
3.14.2 Aluminiumlegierungen 453
3.14.3 Magnesiumlegierungen 456
3.14.4 Reintitanwerkstoffe 459
3.14.5 Beschichtete Bleche 462
Literatur zu Kapitel 3 465
4 Massivumformung 478
4.1 Einteilung der Verfahren 478
4.2 Stauchen 481
4.2.1 Kenngrößen beim Stauchen 481
4.2.2 Spannungsverhältnisse beim Stauchen 483
4.2.3 Umformarbeit 492
4.2.4 Verfahrensgrenzen beim Stauchen 494
4.2.5 Reibungseinfluss beim Stauchversuch 498
4.3 Freiformschmieden 499
4.3.1 Sattelformen 502
4.3.2 Bauteilformen 502
4.3.3 Vorund Nachteile des Freiformschmiedens 503
4.4 Gesenkschmieden 505
4.4.1 Grundlagen des Gesenkschmiedens 506
4.4.2 Verfahrensablauf 535
4.4.3 Werkzeugtechnik 575
4.4.4 Verschleiß von Schmiedegesenken 584
4.4.5 Warmarbeitsstähle für den Gesenkbau 622
4.4.6 Schmiedestähle 628
4.4.7 Einfluss der Umformmaschine auf den Schmiedeprozess 630
4.4.8 Vorund Nachteile des Gesenkschmiedens 631
4.5 Fließpressen 632
4.5.1 Verfahren mit Beispielbauteilen 632
4.5.2 Voll-Vorwärts-Fließpressen 636
4.5.3 Hohl-Vorwärts-Fließpressen 649
4.5.4 Napf-Rückwärts-Fließpressen 653
4.5.5 Verfahrensablauf beim Fließpressen 658
4.5.6 Verfahrenstypische Eigenschaften des Kaltfließpressens 667
4.6 Strangpressen 668
4.6.1 Strangpressprofile – Auswahl herstellbarer Formen 669
4.7 Massivumformung von Leichtmetallen 671
4.7.1 Schmieden von Aluminiumlegierungen 671
4.7.2 Schmieden von Magnesiumlegierungen 684
4.8 Thixoschmieden als Sonderverfahren der Massivumformung 689
4.8.1 Unterteilung der Umformverfahren im thixotropen Zustand 690
4.8.2 Definition Thixotropie (rheologische Grundlagen) 692
4.8.3 Besondere Anforderungen an den Werkstoff 693
4.8.4 Verfahrensanforderungen 694
4.8.5 Mögliche Bauteilfehler 700
4.8.6 Vorteile des Thixoschmiedens 703
4.9 Pulverschmieden 704
4.9.1 Herstellung von Rohteilen aus metallischen Pulvern 704
4.9.2 Verfahrensablauf beim Pulverschmieden 708
Literatur zu Kapitel 4 711
5 Umformmaschinen 721
5.1 Einteilung der Umformmaschinen 721
5.2 Arbeitsgebundene Umformmaschinen 727
5.2.1 Schmiedehämmer 727
5.2.2 Spindelpressen 738
5.3 Weggebundene Umformmaschinen 753
5.3.1 Funktionsprinzip weggebundener Umformmaschinen 753
5.3.2 Bauarten weggebundener Umformmaschinen 753
5.3.3 Baugruppen von weggebundenen Pressen 763
5.3.4 Arbeitsvermögen der weggebundenen Umformmaschine 821
5.4 Kraftgebundene Umformmaschinen (Hydraulische Pressen) 831
5.4.1 Funktionsprinzip kraftgebundener Umformmaschinen 832
5.4.2 Baugruppen von kraftgebundenen Umformmaschinen 835
5.4.3 Bewertung von kraftgebundenen Pressen 844
5.5 Industrieller Einsatz von Umformmaschinen 846
5.5.1 Pressensysteme in der Karosseriefertigung 846
5.5.2 Schnellläuferpressen/Stanzautomaten 858
5.5.3 Weggebundene Schmiedepressen 869
5.5.4 Pressen für die Kaltumformung 873
5.5.5 Einarbeitungspressen 879
5.6 Genauigkeitskenngrößen von Umformmaschinen 883
5.6.1 Geometrische Genauigkeit der unbelasteten Maschine 883
5.6.2 Elastische Nachgiebigkeiten der belasteten Maschine 884
5.6.3 Messaufbau zur Bestimmung der Genauigkeit unter Last 895
5.6.4 Anteile der Baugruppen an der Maschinengenauigkeit 900
5.6.5 Auswirkung der Maschinenund Werkzeugsteifigkeit 902
5.6.6 Verlagerungsverläufe (Beispiele) 906
Literatur zu Kapitel 5 911
Sachverzeichnis 914

"1 Einleitung (p. 1-2)

1.1 Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik

1.1.1 Historische Entwicklung der Umformtechnik

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

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

Ab 4000 v. Chr.: Kupferzeit

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

Ab 2800 v. Chr.: Bronzezeit

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

Ab 900 v. Chr.: Beginn der Eisenzeit

Einführung des Stielhammers
Bronze löst Holz und Stein als Werkzeug ab
Konturierte Stempel für die Blechumformung
Einführung von Eisen (trotz schlechter mechanischer Eigenschaften)"