Fachbeiträge der Bauteile. Durch die Vorfor mung werden die maximal auftretenden Spannungen beim Einfahren des Umformstempels auf circa 520 N/mm2 verringert. Das Ein fahren des Stempels führt zu keiner Auf weitung der Ge - senke, die eine Grat bil dung begünstigen könnte, da die erforderliche Schließkraft durch die Feder ele mente aufgebracht wird. Das Ver schleiß ver halten der Umform- und Lochstempel wird vorwiegend von der thermomechanischen Be las tung bestimmt. Die - ses Be las tungs kol lek tiv lässt sich je doch durch die geometrische Form der Schneid - kante und der Stempel stirn fläche beeinflussen. So wurde z. B. für das Schneiden von Blechen der Einfluss v e r s c h i e d e n e r Schneid kan ten geo - metrien auf das Verschleiß verhalten und die Schnitt- und B a u t e i l q u a l i t ä t untersucht, wobei sich zum Teil erhebliche Unter schiede 36 Schmiede-Journal März 2010 feststellen ließen Her03. Die beim Scher - schnei den von Blechen gewonnenen Erkenntnisse lassen sich jedoch nur eingeschränkt auf den Umform-/Loch prozess übertragen, da hier andere Pro zess rand bedin - gun gen vorliegen. Daher wurde, um das Ver - schleiß verhalten und den Einfluss auf die Lochungs ober flä chen be trachten zu können, die Um for mung mit unterschiedlichen Stem - pel geometrien si mu liert. Anhand der entstehenden Span nun gen und Kräfte während der Umfor mung wurden vier Stempel geo me trien (siehe Bild 2) für anschließende Schmie - deversuche ausgewählt. Schmiedeversuche und Auswertung Zur Verifikation der Simulations er geb nisse wurden Schmie deversuche durchgeführt. Für die Schmie de ver suche wurden folgende Para - meter aufgrund der Er fahrungen bei den Ver - suchen mit rotationssymmetrischen Bauteilen festgelegt: • Werk stück tem pe ratur 1200 °C • Er wärmung der Werk stücke in Glüh kohle, um Verzunderungen zu vermeiden • Werk zeug mit TiB2 beschichtet • Schmie rung mit Gra phit-Wasser-Ge - misch. Zum Schmieden wurde eine 11000 kN Spindel presse von der Firma Müller-Wein - garten verwendet. Um ähnliche Ver suchs be - din gun gen wie bei der Si mu lation zu realisieren, wurde das Werk zeug mit Heiz pa tronen und -öl auf eine Temperatur von 110 °C eingestellt. Die Temperatur wurde mit Hilfe eines Pyrometers und einer Ther mo grafie - kamera überwacht. Um die Frei schal tung des Unter stem pels zum richtigen Zeitpunkt realisieren zu können, wurde der Freischalt me - cha nismus für jeden durchgeführten Ver such mit der vorher berechneten Anzahl an Scherstiften ausgestattet. Zur Fest le gung der Scherstif tean zahl wurden hier die resultierenden Kräfte aus den Simu lations ergeb nissen herangezogen. Des Weiteren wurde während der Ver suche der Loch stem pel ausgetauscht, um die un - terschiedlichen Lochstem pel geo me trien und ihre Ein flüsse auf die Loch ungs oberfläche und das Verschleiß ver hal ten zu untersuchen. Je Loch stem pel geometrie wurde eine Stückzahl n = 15 Bauteile gefertigt. Die geschmiedeten Bauteile wurden un ter anderem auf Maß ge nauigkeit, Rauhtiefe und Faser verlauf untersucht. Die Schmiedeteile wurden auf einer Ko or - di naten mess ma schine der Firma Stie fel mayer vermessen. Die er mittelten Durch mes ser im oberen Be reich der Lo chung liegen in ei nem To le ranz be reich von 0,1 mm. Ziel wert des Lochungs durch mes ser war 30 mm und der ge mit telte ge mes sene Lochungs durch messer beträgt 29,65 mm. Auf fällig ist hier die Ab - nahme des Durch mes sers im Scherbereich im Ver gleich zu der bauchigen Ausprägung bei den rotationssymmetrischen Bauteilen. Dies lässt sich durch die unterschiedliche Aus rich - tung der Fa server läufe im Scher bereich der Lochung aufgrund der unterschiedlichen Faser ver läufe der Roh teile begründen. Der Faserverlauf in den Rohteilen der rotationssymmetrischen Bauteile verläuft parallel zur Verfahrrichtung des Loch stem - pels, sodass ein Abreißen des Materials beim Durchlochen nicht von den Fasern behindert wird. Die Rohteile der Bauteile mit ausgeprägter Längs achse weisen einen Faserlauf Bild 4: Box-Plot-Diagramm der Rauheitswerte des gescherten und des umgeformten Bereichs. Bilder: Autoren Dipl.-Wirt.-Ing. Karsten Müller Dr.-Ing. Dipl.-Oec. Rouven Nickel Dipl.-Ing. (FH) Judith Kerkeling
2010-03-Schmiede-Journal
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