durchgelocht und teilweise gleichzeitig entgratet. Die ser zweite Arbeitsschritt erhöht die Bear bei tungszeit und die Herstel lungs - kosten, da ein zweites Werk zeug zum Lochen des Bau teils benötigt wird. Mittels einer Kom bi na tion von Um form- und Lochprozess können Bauteile in einem Schritt gratlos umgeformt und ge locht werden. Dies führt zu einer kürzeren Be - arbeitung szeit im Herstell pro zess sowie zu geringeren Werk zeug kos ten, da ein Fol ge - werk zeug eingespart werden kann. Im Rah - men des kombinierten Umform- und Loch - pro zesses können in den Durch brüchen der Bau teile hohe Ober flächen gü ten errei cht werden, so - dass eine zusätzliche spanende Nach bear - bei tung ent fallen kann. Die Kom bina - tion von Umformund Loch prozess ist sowohl für rotationssymmetrische Bau - teile als auch für Bau teile mit ausgeprägter Längs achse anwendbar. Werk zeugaufbau und Verfahrens ab - lauf Das Werk zeug - prin zip für den kombinierten gratlosen Um form- und Loch - pro zess wurde am IPH im Rahmen des von der Deutschen For schungs gemein - schaft (DFG) geförderten For schungs - projektes „Unter su - chun gen zum kom - binierten Umfor men und Lochen“ (RE 2207/8-2) für ro ta - tions sym me trische Bauteile entwickelt Beh06 und für Bau teile mit ausgeprägter Längsachse im Fol ge projekt (BE 1691/77-3) modifiziert. Das Werkzeug be steht aus einem Ober ge senk, einem Ober stem pel (Um formund Loch stem pel), Fe derele men ten, einem Un ter gesenk, einem Un terstempel und einem Frei schalt me chanismus (vgl. Bild 1). Für das Werkzeug wurde der Werk stoff 1.2365 und für die Bauteile der Werk stoff 16MnCr5 festgelegt. Nach dem Schlie ßen der Gesenke fährt der Ober stem pel in den Gravur hohl raum ein und verdrängt Material aus der Mitte des Schmie - de werk stücks bis zur vollständigen Gravur - fül lung. Um ein Öffnen der Gesenke durch den steigenden Gravur innendruck während des kombinierten Umform- und Loch pro - zesses und somit die Gratbildung zu verhindern, werden Federelemente zur Auf brin - gung einer Schließ kraft verwendet. Die vollständige Formfüllung wird durch einen Freischalt mecha nis mus in Form einer Abschervorrichtung gewährleistet. Ab dem Zeitpunkt der Formfüllung steigt der Gravur - innen druck durch die fortlaufende Bewe - gung des Oberstem pels rapide an. Überschreitet die auf dem Un ter stem pel wirkende Kraft einen definierten Be trag, gibt der Frei - schalt me cha nismus den Un ter stempel nach unten frei, in dem die Scher stifte der Vor - richtung ab ge schert werden. Über die Anzahl der Scher stifte kann der Frei schaltzeitpunkt des Un ter stem pels fest gelegt werden. Das zwischen den beiden Stempeln ver - bleibende Material – der so genannte Spie gel – wird durch den Oberstempel samt Un - terstem pel so weit nach unten gedrückt, bis das Werk stück vollständig gelocht ist. Ab - schließend wird der Oberstempel aus dem Werkstück zu rück gezogen und die beiden Gravurhälften werden geöffnet. Das gelochte Schmie de stück sowie der Spie gel können dem Werk zeug entnommen werden. Untersuchung der B a u t e i l e Simulation Durch Stofffluss- Simulationen mittels der Finite-Elemente- Methode (FEM) konnte die prinzipielle Anwendbarkeit des Verfahrens für Langteile nachgewiesen werden. Anhand des Um - form grads im Werk - stück und der auftretenden Span nun gen im Werk zeug wurden die Simula tio - nen ana lysiert und bewertet, um iterativ die Werkstück- und Werk zeug form be - stimmen zu können. Erfolgt das Schlie - ßen der Gesenke um formfrei können die bei der anschließenden Um for - mung auftretenden Span nun gen von den Werk zeugen nicht aufgenommen werden. Während der Um formung treten bis zur vollständigen Gra vur füllung im Kopfbereich des Bauteils Span nun - gen von 1540 bis 3500 N/mm2 auf. Diese übersteigen die Be las tungs gren - ze des Werk zeug stahls (Dehn grenze Rp0,2= 790 N/mm2), sodass eine alleinige Um - formung durch den Um form stempel nicht realisierbar ist. Zur Verringerung der auftretenden Span - nungen erfolgt daher während des Schließens der Ge senke eine Vorfor mung Bild 2: Stempelgeometrien der Lochstempel. Bild 3: Faserverlauf. Fachbeiträge Schmiede-Journal März 2010 35
2010-03-Schmiede-Journal
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