K06: WSG3 - Umformen

Umformen:

Fertigen durch plastisches Ändern der Form eines festen Körpers. Dabei werden die Masse und ihr Zusammenhalt beibehalten.

• Druckumformen

• Zugdruckumformen

• Zugumformen

• Biegeumformen

• Schubumformen

Schmieden -> Druckumformen

Schmieden:

Vereinigung von wirtschaftlichem Verfahren und höchster Belastbarkeit des Bauteils durch hohe Gleichmäßigkeit der Werkstoffeigenschaften.

• Gesenkformen

  Werkzeug hat ganz oder zum wesentlichen Teil die Form des fertigen Werkstücks

• Freiform

  Werkzeug hat nicht oder nur teilweise die Form des fertigen Werkstücks

• Werkzeug hat nicht oder nur teilweise die Form des fertigen Werkstücks

• Freie oder festgelegte Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück

• Wirtschaftlichster Einsatz bei Einzelstücken und kleinen Stückzahlen

• Kostenintensive Spezialwerkzeuge entfallen

• Sehr große Werkstückabmessungen möglich

• Schmiedestücke zwecks der Handhabbarkeit nicht zu schwer ausführen

• Einfache Formen mit möglichst parallelen Flächen anstreben

  (kegelförmiger Übergang schwieriger zu schmieden als zylindrischer Bund)

Gestaltung einfacher und doppelter Hebel:

• Kreisrunde Augen sind schwieriger zu schmieden bzw. schwieriger nachträglich nachzubearbeiten

• Absetzen der Augen entlang einer geraden Kante

• Werkzeug hat ganz oder zum wesentlichen Teil die Form des fertigen Werkstücks

• Gegeneinander bewegte Formwerkzeuge (abformende Gestalterzeugung)

• Lohnender Einsatz bei großen Stückzahlen -> je nach Stückzahl Anpassung der Geometrie der Werkzeuge an die gewünschte “Endform” des Werkstücks

• Werkzeuggerechte, schmiedegerechte und nachbearbeitungsgerechte Gestaltung

Bei größerer Stückzahl ist eine stärkere Anpassung an das Fertigteil wirtschaftlich.

• Gesenkteilung

• Seitenschrägen

• Radien und Rippen

• Bearbeitungszugabe

• Form:

• Gesenkteilung so legen, dass ein einwandfreies und störungsfreies Fließen des Materials möglich ist

• Problem: Versatz immer vorhanden

  -> Anordnung der Teilfuge so, dass Versatz leicht erkennbar und Entfernen der Gratnaht leicht möglich ist

• Kostengünstige Fertigung der Gesenkhälften durch entsprechende Festlegung der Gesenkteilung

• Schmiedeteil mit gebogener Körperhauptachse so legen, dass Gesenkgravuren Seitenschrägen erhalten -> Günstiger Werkstofffluss, geringere Werkzeugbeanspruchung

• Richtwerte für die Seitenschrägen

• Rippen und Wände: gedrungene Form günstiger als schlanker Querschnitt

• Richtwerte für Radien beim Gesenkformschneiden

• Querschnittsübergänge: sanfte Querschnittsübergänge anstreben und Rundungen vorsehen

• Verringerung von Werkzeugverschleiß sowie der erforderlichen Umformkraft durch Reduzierung der Steighöhe des Werkstoffs

• Richtwerte für Bearbeitungszugabe beim Gesenkformschmieden

Durchdrücken -> Druckumformen

Durchdrücken:

Druckumformen eines Werkstücks durch teilweises oder vollständiges Hindurchdrücken durch eine formgebende Werkzeugöffnung unter Verminderung des Querschnitts oder des Durchmessers.

• Fließpressen

  • Niedrige Verarbeitungstemperaturen

  • Herstellung komplexer Einzelteile (Stückgutfertigung)

• Strangpressen

  • Höhere Verarbeitungstemperaturen

  • Herstellung von Halbzeugen (Fließgutfertigung)

• Vermeiden von unsymmetrischen Werkstoffverteilungen

  -> Anstreben von Rotationssymmetrie (bzw. zumindest Axialsymmetrie)

• Vermeiden schroffer Querschnittsänderungen

  -> Übergänge vorsehen

Benefits:

• Nötige Presskraft sinkt -> Geringere Werkzeugbelastung

• Besserer Materialfluss

• Günstigerer Faserverlauf

• Ecken sind schwer zu formen

• Fließgerechte Gestaltung der Werkzeuge und Rohlinge

  -> Umlenkung der Fasern so sanft wie möglich

• Festigkeitsgerechte Gestaltung des Faserverlaufs

• Faser bei spanender Nachbearbeitung möglichst nicht anschneiden

  -> Kerbwirkung

• Vermeiden von Hinterschneidungen (innen und außen) in Richtung des Materialflusses

• Hinterschneidungen und Gewinde sind durch spanabnehmende Verfahren besser realisierbar

• Vermeidung von Seitenschrägen (sowohl innen als auch außen) zur Reduzierung der Werkzeugbeanspruchung

• Vermeiden von kleinen und schlanken Bohrungen

  -> Sehr hohe Reibkräfte

  => Bohrung durch anschließendes, spanabhebendes Verfahren besser realisierbar

Tiefziehen -> Zugdruckumformen

Tiefziehen:

Zugdruckumformen eines ebenen Blechzuschnitts zu einem Hohlkörper oder eines Hohlkörpers zu einem Hohlkörper mit kleinerem Umfang ohne beabsichtigte Veränderung der Blechdicke

• Vermeiden zu großer Napfziehverhältnisse

• Große Tiefe und Flansche erfordern große Rondendurchmesser & teure Werkzeuge

  -> Werkstück ohne Flansch oder nachträgliches Anbringen eines Flansches

• Anstreben bauchiger Mantelflächen:

  Anschmiegung an Stempelform führt zu gleichmäßiger Werkstoff- und Werkzeugbeanspruchung (Faltenbildung bei kegel- und kurvenförmigen Mantelflächen)

• Runde Böden durch Tiefziehen schwer herzustellen

• Hinterschneidung durch Tiefziehen nicht herstellbar

  -> Aufteilen des Werkstücks in einfache Grundformen

• Vermeidung zu starker Konizität

  -> je kleiner die Neigung, desto weniger Ziehstufen

Hohlprägen -> Zugumformen

Hohlprägen:

Tiefen mit einem starren, beweglichen Stempel in einer Matrize, wobei Vertiefung klein gegenüber Abmessungen des Werkstücks ist

Hauptanwendung vom Hohlprägen ist die Herstellung von Sicken (= rinnenartigen Vertiefungen)

• Ausrichtung der Sicke in Kraftrichtung

• Anpassung von Form, Lage und Ausrichtung der Sicken an die Belastungen

• Vermeidung von Knotenpunkten sich kreuzender Sicken (Spannungsspitzen)

• Bei Torsionsbeanspruchung geschlossene Querschnitte anstreben

• Z- und U-förmige Stege: Vermeiden von linienartigen und flächigen Sicken wegen Knickgefahr

  -> Räumliche Sicken vorsehen

• Auflösen des Sichenbildes bei dynamischer Beanspruchung (ansonsten Dauerbruchgefahr an Sickenrändern)

Biegen -> Biegeumformen

Biegen:

Umformen eines festen Körpers, wobei der plastische Zustand im Wesentlichen durch eine Biegebeanspruchung herbeigeführt wird

• Freies Biegen

  Werkstück berührt Werkzeug entlang dreier Linien

• Gesenkbiegen

  Werkstück berührt Werkzeug in flächiger Kontaktzone

• Walzprofilieren

  Biegen von Blechstreifen zu Profilen zwischen angetriebenen Biegewalzen

• Vermeiden von scharfkantigem Biegen

  -> Bruchgefahr => Mindestbiegeradius

• Vermeiden von scharfkantigem Zudrücken

  -> Festigkeitsminderung

• Vermeiden von Rückfedereffekten

  (aufgrund zu großer Biegehalbmesser)

• Genauer Biegehalbmesser erfordert höhere Biegekraft & teurere Werkzeuge

  -> Freibiegen bevorzugen

• Vermeidung von Randverformungen der Biegezone beim Biegen durch Freisparungen

• Freisparungen bei allseitig umgebogenen Schenkeln vorsehen

• Komplizierte Werkstückform erfordert komplizierte und teure Werkzeuge

  -> Aufteilung des Werkstücks