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Herstellung von Blechdurchzügen (Kragen) in IHU-Bauteilen mit Hilfe von flüssigem Druckmedium

 
: Ortmann, S.

Zwickau: Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2008, 197 S.
Zugl.: Chemnitz, TU, Diss., 2007
Berichte aus dem IWU, 43
ISBN: 978-3-937524-62-7
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IWU ()
Leichtbau; Kragenziehen; IHU-Kragenziehen; IHU-Lochen; Blechdurchzug; Aushalsung; Verfahrensvariante IHU; Innenhochdruck-Umformen; Verteilerbalken

Abstract
Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit bestand im Nachweis der Herstellbarkeit von Blechdurchzügen (Kragen) mit Hilfe von flüssigem Wirkmedium. Diese wurden durch wissenschaftlich abgesicherte Grundlagen verifiziert.
In einem ersten Schritt wurden theoretische Grundlagen im Bezug auf notwendige Innendrücke, realisierbare Kragenhöhen sowie Restwanddicken im Kragenbereich geschaffen.
Eine wesentliche Voraussetzung zur Realisierung von Blechdurchzügen in IHUBauteilen ist die Entwicklung geeigneter Verfahrensvarianten zur Integration des Kragenziehens in den IHU-Prozess. Somit erfolgte in einem ersten Schritt die Analyse geeigneter Verfahrensvarianten für das Kragenziehen in das Innere des Bauteils, sowie aus dem Bauteil heraus. Dabei wurde die Vorlocherzeugung ebenfalls in den IHU-Prozess integriert. Um die Machbarkeit der entwickelten Verfahrensvarianten nachweisen zu können, erfolgte am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz die Durchführung von praktischen Untersuchungen.
Dabei wurden die Werkstoffe S235JR, EN-AW 6060, CuZn37 sowie X 5CrNi 18-10 mit Wanddicken von 1,5 mm, 2,0 mm sowie 2,5 mm untersucht. Für die Kragendurchmesser wurden Größen von 9 mm, 14 mm, 18 mm und 27 mm gewählt.
Als geeignete Verfahren haben sich dabei für das Kragenziehen nach innen das Kragenziehen mit kombiniertem sowie geteiltem Loch- und Kragenstempel erwiesen.
Hierbei konnten Grenzaufweitverhältnisse von bis zu 2,3 erreicht werden. Für das Kragenziehen aus dem Bauteil heraus wurde die Variante Kragenziehen mit selbstzentrierender Kugel entwickelt und praktisch untersucht. Hierbei konnten Grenzaufweitverhältnisse von bis zu 2,4 erreicht werden. Dabei wurde die Qualität der Kragen durch Bestimmung von Durchmesserabweichung, Zylindrizität sowie möglichen Einrissen ermittelt.
Um die Verfahrensvarianten auch für andere Bauteilgrößen anwenden zu können, erfolgte die Erstellung eines FEM-Modells zur Abbildung des Prozesses.
Am Beispiel der Herstellung von Verteilerbalken konnte der industrielle Einsatz abgebildet und eine Kostenersparnis gegenüber der konventionellen Bauweise ermittelt werden.
Basierend auf den erzielten Untersuchungsergebnissen wurden Richtlinien abgeleitet, wie der Umformprozess sowie die notwendigen Werkzeuge zu gestalten sind, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.
Mit Hilfe der entwickelten Verfahrensvarianten konnten die Umformgrenzen beim Kragenziehen an profilförmigen Bauteilen signifikant erhöht werden. So ist es nun möglich, auch an gekrümmten Bauteilen, wo der Einsatz einer starren Matrize im Inneren des Rohres nicht möglich ist, qualitativ hochwertige Kragen zu erzeugen.
Für IHU-Bauteile, die nachträglich einen Teil einer Baugruppe darstellen sollen, kann durch Einbringen eines Gewindes in den Kragen eine sichere und wieder lösbare Verbindung geschaffen werden. Weiterhin können derartige Kragen als Positionierungshilfe für nachträgliche Operationen eingesetzt werden. Zudem ist durch diese Integration in den IHU-Prozess eine wirtschaftliche Grundlage für derartige Bauteile gegeben.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-76272.html