Fachbeiträge Current Developments in Incremental Forging Incremental forming processes demonstrate a series of advantageous characteristics which make them ideally suitable for a large number of possibilities. As a result of recent developments in process monitoring and control technologies in the last few years, these processes are gaining increasing importance. Aktuelle Entwicklungen der inkrementellen Massivumformung 28 Schmiede-Journal März 2011 Inkrementelle Umform ver fahren weisen eine Reihe vorteilhafter Eigenschaften aus, die sie für eine Vielzahl an Anwendungsmög lich kei ten prädestiniert. Aufgrund neuer Ent wick lun gen in der Prozessüberwachungs und Steuerungstechnologie in den letzten Jahr zehnten gewinnen diese Verfahren wieder zu nehmend an Bedeutung. Einleitung Inkrementelle Umformverfahren sind die ältes ten bekannten Metallumformverfahren in der Ge sch ichte der Zivilisation. Im prähistorischen Alter wurden sie verwendet, um einfache Werk zeu ge, zeremonielle Gegenstände und einfache Kampfmittel aus Kupfer 1 her zustel len. Mit der Entwicklung neuerer Ma te rialien wie Bronze und Damaskus-Stahl wurden zunehmend inkrementelle Verfahren zur Herstellung der verhältnismäßig hoch entwickel ten Einzelteile 2 angewendet. Da die in dus trielle Anwendung dieser Verfahren eine genaue Steuerung des Prozesses erfordert, waren inkrementelle Umformprozesse nach der industriellen Revolution nicht in der Lage, mit den neu entwickelten, verhältnismäßig einfachen Umformverfahren, wie zum Bei spiel mehrstufi gem Gesenkschmieden, zu kon kurrie ren. Infolgedessen verloren diese Verfahren im 20. Jahrhundert an Bedeutung 3. Aufgrund neuer Entwicklungen in der Prozessüberwachungs- und Steuerungs techno lo gie in den letzten Jahrzehnten ge winnen inkrementelle Umformverfahren je doch wieder zunehmend an Bedeutung. Zu sätz lich zu den herkömmlichen Vorteilen der Massiv umformung, wie zum Beispiel güns ti gem Faserverlauf und durch Umformung ent stehende Verfestigung, ermöglichen in kre mentelle Umformverfahren durch kine ma tische Formgebung ein hohes Flexi bi li sie rungs po tenzial bedingt durch die verwendeten Anlagen, ge rin ge Kosten, niedrige Umformkräfte und die Möglichkeit zur Verarbeitung schwer umform barer Werkstoffe 4. Insbesondere ist es möglich, durch inkrementelle Kalt mas sivum for mung hochgenaue Bauteile mit guten Oberfl ächenqualitäten zu erzeugen. Mit Kaltrund kne ten lassen sich beispielsweise Quali tä ten bis IT 5 erreichen 5. Infolgedessen können einbaufertige Bauteile mit komplexer Geometrie durch diese Verfahren kostengünstig hergestellt werden. Die Produktivität liegt dabei zwischen den Span abhebenden und den vollständig abbildenden umformenden Verfah ren. Die meisten inkrementellen Verfahren wer den sowohl kalt als auch bei höheren Tempe ra turen durchgeführt. Klassifi zierung inkrementeller Umformverfahren Im Allgemeinen sind inkrementelle Verfahren durch eine relativ kleine Umformzone gekenn zeich net, die sich durch das Werkstück be wegt. Dabei wiederholen sich ähnliche Umform schritte während des Prozesses 6. Die in kre men telle Massivumformung kann in das in krementelle Schmieden und das in kre mentelle Walzen unterteilt werden. Die Ein tei lung erfolgt dabei nach der Art der Werk zeug be wegung. Vorrangig translatorische Bewegungen wer den dem Schmieden und vorrangig ro ta torische Bewegungen dem Walzen zugeordnet (Bild 1). Neuere Verfahrensentwicklungen In jüngster Zeit gewinnen inkrementelle Umform verfahren aufgrund zahlreicher Vorteile wie der verstärkt an Bedeutung. Im Bereich der Mas siv umformung betrifft dies insbesondere die Verfahren Rundkneten, Axialformen, Glatt- und Festwalzen, Drückwalzen, Kalt gesenk wal zen, Ringwalzen, Querwalzen so wie Profi lwalzen. Auf Entwicklungen in die sen Technologien und daraus resultierende Möglich kei ten wird nachfolgend eingegangen. Herstellung komplexer Leichtbaukomponenten Prinzipiell können alle Metalle mittels Rund kne ten bearbeitet werden. Dennoch konzen trier te sich die Produktion bislang fast ausschließ lich auf konventionelle Stahlbauteile. Aufgrund gestiegener Ansprüche an Leichtbau pro dukte in den letzten Jahren fi nden nun auch Aluminium, Titan und weitere Leichtbau le gie rungen Anwendung (Bild 2, links). Da sowohl die Außen- als auch die Innenkontur des Werkstücks mittels Rundkneten geformt werden können, ermöglicht dieser Prozess die Her stellung belastungsoptimierter Bauteile. Die se Eigenschaft macht das Verfahren beson ders interessant für Leichtbauprodukte in der Au to mobil- oder Luftfahrtindustrie (Bild 2, rechts). Gezielte Einstellung des Werkstoffgefüges Das Institut für Produktionstechnik und Um form ma schinen der TU Darmstadt verfolgt den Ansatz, das Rundknetverfahren mit herkömmlichem ECAP (Equal Channel Angular Pressing) zu kombinieren. Somit wird das Ziel verfolgt, hochfeste ultrafeinkörnige Werk stoffe, die vielversprechende Ei genschaf ten aufweisen, wie zum Beispiel eine au ßer ge wöhn liche Kombination von hoher Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche, Dipl.-Ing. Markus Türk, M.Sc. Okan Görtan und Dr.-Ing. Hans-Willi Raedt, Darmstadt
2011-03-Schmiede-Journal
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