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Ressourceneffiziente Formgebungsverfahren für Titan und hochwarmfeste Legierungen

Schlussbericht; 01.09.2009 - 31.12.2012
 
: Lorenz, Bernd

:
Fulltext (PDF; )

Chemnitz, 2013, 90 pp.
Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
033R027A
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer IWU ()
Axialgesenkwalzen; Großserienfertigung; Umformverfahren; Bohrungsdrücken; Gesamtprozesskette

Abstract
Komponenten aus Titanwerkstoffen, Nickel- und Kobaltbasislegierungen werden zum überwiegenden Teil in Mittel- und Kleiserien gefertigt. Aufgrund ihrer schwierigen Verarbeitbarkeit und begrenzter Informationen zu ihren Verarbeitungseigenschaften kommen insbesondere spanende Verfahren zur Anwendung, bei oftmals sehr hohem Ressourcenverbrauch. Ressourceneffiziente Verfahren des Längs- und Querwalzens, wie Axialgesenkwalzen oder Querkeilwalzen, werden in der Großserien- und Massenfertigung für die Bearbeitung von Stahlwerkstoffen eingesetzt. Die Hauptaufgabe des Projektes bestand in der Entwicklung dieser Umformverfahren und deren flexiblerer Gestaltung, so dass eine Anwendung auch in mittleren und kleinen Stückzahlen für hochwarmfeste Titan-, Nickel- und Kobaltwerkstoffe wirtschaftlich ist. Hierfür wurden Möglichkeiten untersucht, gestaltet und verifiziert, die durch intelligente Werkzeugtechniken den Kostenfaktor Umformwerkzeug drastisch senken bzw. die durch die Verlagerung konturbildender Werkzeugelemente in die Maschinen- und Anlagensteuerung durch einfache Werkzeuge komplizierte Geometrien erzeugt werden können. Für die betrachteten Werkstoffe -Titan, Nickel- und Kobaltbasislegierungen- sind für die Bearbeitung durch die inkrementell wirkenden Umformverfahren Querkeilwalzen, Bohrungsdrücken und Axialgesenkwalzen umformtechnische Grundlagen und Richtwerte, Werkstoffeigenschaften einschließlich Mikrostruktur zu ermitteln, die es erlauben, den technisch, ökonomisch und ökologisch sinnvollen Einsatzbereich der Verfahren für das jeweilige Teilesortiment einzugrenzen. Die Entwicklung von verfahrensspezifischen FE-Modellen war Bestandteil der Projektarbeiten. Hierfür wurden die Ergebnisse der umformtechnischen Grundlagenuntersuchungen als Eingangsgrößen für eine FE-Simulation aufbereitet sowie zur Verifizierung der erarbeiteten FE-Modelle für die einzelnen Verfahren eingesetzt. Eine weitere Aufgabe bestand in der Entwicklung einer Prototyp-Anlage, die die Basis schafft, das bisher nur im Labormaßstab bekannte Umformverfahren Axial-Vorschub-Querwalzen zur industriellen Anwendungsreife zu führen. Dieses Verfahren gestattet es, eine Variation der Endgeometrie von Produkttypen über große Parameterbereiche zu realisieren, ohne einen für die Massivumformung typischen Werkzeugwechsel bei geänderter Endgeometrie zu benötigen. Abschließend sollte anhand von prototypischen Beispiel-Lösungen aufgezeigt werden, wie bei der Herstellung von Werkstücken unter Betrachtung von Gesamtprozessketten das Ressourceneffizienzpotential qualitativ und quantitativ realisiert werden kann.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-339641.html