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Prozessauslegung und Prozessführung beim Präzisionsschmieden

Status abgeschlossen
Ziele

1. Entwicklung geeigneter Maßnahmen und Methoden zur sicheren Prozessauslegung und -führung für das Präzisionsschmieden von Hochleistungsbauteilen am Beispiel verzahnter Schmiedebauteile
Die Ansprüche an Maß-, Form- und Lagegenauigkeit beim Präzisionsschmieden stellen erhöhte Anforderungen an die Gestaltung und Führung des Umformprozesses. Um eine endkonturnahen Fertigung hochbeanspruchter Bauteile und eine deutliche Verkürzung der Prozesskette sowie eine Verbesserung der Materialeffizienz zu erreichen ist eine sichere Prozessauslegung und –führung zu entwickeln.

2. Entwicklung, Auslegung und Erprobung von Werkzeugen zum Präzisionsschmieden von Hochleistungsbauteilen am Beispiel verzahnter Schmiedebauteilel
Zur Steigerung der Maßhaltigkeit präzisionsgeschmiedeter Bauteile sind verschiedene thermische und mechanische Effekte (Aufweitung/Ausdehung des Werkzeugs, nachträgliche Schrumpfung des Werkstücks) bereits bei der Auslegung der formgebenden Matrizenkontur zu berücksichtigen und durch geeignete Maßnahmen zu kompensieren. Beim konventionellen Gesenkschmieden wird mit einem einheitlichen Korrekturmaß gerechnet. Bei erhöhten Genauigkeitsanforderungen an das Schmiedebauteil ist dieses Vorgehen zu ungenau.

3. Entwicklung von Maßnahmen zur Volumenkompensation
Für Präzisionsschmiedeprozesse im geschlossenen Gesenk sind Volumengenauigkeiten von ΔV < ±0,5 % für die eingesetzten Rohteilgeometrien einzuhalten. Um einen sicheren Prozessablauf des Schmiedeprozesses nicht zu gefährden und den Einsatz unwirtschaftlicher hoch präziser, zeit- und kostenintensiver Trennverfahren, wie Sägen oder Drehen, zur Bereitstellung der Schmiederohteile zu vermeiden, sind Präzisionsschmiedeprozesse durch Maßnahmen zur Volumenkompensation robuster gegenüber Rohteilvolumenschwankungen zu gestalten.

4. Prozessanalyse zur Entwicklung von Abhängigkeitsmodellenl
Präzisionsschmiedeprozesse reagieren sehr empfindlich auf schwankende Prozessgrößen. Bereits kleine Änderung einzelner Eingangs- oder Prozessparameter können große Auswirkungen auf den Prozessablauf und die letztendliche Bauteilqualität haben. In Bild 6 ist eine Auswahl der Haupteinflussgrößen auf das Schmiedeergebnis exemplarisch in Form eines Ishikawa-Diagramms zusammengefasst dargestellt.

5. Erweiterung des Bauteilspektrums präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile

Aufbauend auf den Arbeiten zur Herstellung von kompakten Schmiedebauteilen am Beispiel von gerad- und schrägverzahnten Zahnrädern folgte die Erweiterung des Bauteilspektrums um längliche Bauteile mit axial ausgeprägter Massenverteilung am Beispiel einer Ritzelwellengeometrie. In Bild 8 sind die gewählten Demonstratorbauteile „Zahnrad“ und „Ritzelwelle“ gegenübergestellt.


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