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2012-09-Schmiede-Journal

Fachbeiträge SchmiedeJOURNAL September 2012 31 Be we gung des weiteren Werk zeug elements – Gegenstempel oder Matrize – kraft- oder weggeregelt erfolgen. Napf-Fließpressen mit in Richtung des Napf stempels bewegtem Gegenstempel Für die hier vor gestellten Ergebnisse zur formschlüssigen Einleitung zusätzlicher Zug kräfte in die Napf wand nach Bild 1 c) er folgten experimen telle Unter suchungen mit einem mo du laren Werk zeug gemäß Bild 2, welches in einer hydrau lischen Presse mit maxi maler Stößel kraft von 2.000 kN und maxi maler Zieh kissen kraft von 600 kN montiert wurde. Das Ziehkissen der Versuchs presse wurde jeweils für den passiven An trieb des Gegen stempels verwendet. Das Werk zeug basiert auf einem Säulen gestell und ist mit einem Napf stempel (Durch messer DSt von 16 mm, 17 mm oder 18 mm) im oberen Werk zeug teil und einer armierten Matrize mit Innen durch messer DM = 20 mm im unteren Werkzeugteil ausgestattet. Durch den Ein bau von Kraftmess - dosen kann sowohl die Napf stempel- als auch die Matrizen kraft während des Umformvor - gangs gemessen werden. Somit ist die rechnerische Bestimmung der Gegen stem pel - kraft aus der Bedingung des Kräftegleich - gewichts möglich. Die Weg messung er folgte im Rahmen dieser Unter suchungen mithilfe eines zwischen Pressen tisch und -stößel mon tierten potentio metrischen Weg sensors. Die Ferti gung der zylindrischen Roh teile mit Flansch aus dem Stahl C15 erfolgte spanend (Werkstück durch messer 19,9 mm, Flanschdurch messer 23 mm, Werkstück gesamt höhe 20 mm, Flansch höhe 3 mm); an schließend wurden die Teile weich geglüht und vor deren Beschichtung mit Zink-Phosphat und Seife mit Stahl guss gestrahlt. Während der Press versuche mit einem Stem pel mit 16 mm Durch messer wurde die Ge gen stempel kraft durch die entsprechende Ein stellung des Zieh kissen druckes vor jedem nächsten Versuch verringert. Zwecks eines bes seren Verständnisses der techno logischen Ge setz mäßig keiten dieses Ver fahrens wurde eine ver gleichende Analyse der auf die einzelnen aktiven Werk zeug komponenten wirkenden Pro zess kräfte in zwei Press vorgängen mit unter schied lich eingestellter Gegen stempel kraft un ter nommen. In Bild 2 sind die ent sprechend markierten Prozess kraftkurven gegen über ge stellt. Es ist ersichtlich, dass die Ver ringerung der Gegen stempel kraft zwi schen den Varianten mit FGst = 298 kN und FGst = 241 kN eine nicht propor tio nale Verminderung der Napfstempel kraft ver ur sacht. Der Matrizen kraftverlauf liegt im Fall der geringeren Gegenstempel kraft betrags mäßig gering fügig tiefer. In Bild 3 werden die in dieser Versuchsserie erzeugten Press teile den dabei aufgenom menen Napf stempel kraft verläufen zugeordnet. Als Re ferenz variante ist im Diagramm die in einem Press vorgang mit fest stehendem Ge genstem pel aufgenommene Napf stempelkraft kurve eingezeichnet. An den Press teilen ist mit ab nehmender Gegen stempel kraft eine zu neh mende Verformung des Flansches bis hin zum Abriss des Kragens (ganz rechts) zu er kennen. Es zeigt sich eine deutliche Ver rin gerung der Napf stempel kraft verläufe durch die Reduzierung der Gegen stempelkraft. Die maximale festgestellte Ver ringerung der Napfstempelkraft beträgt 24 Prozent, berechnet aus der maximalen Stempel kraft bei der Versuchs durch führung mit einer Gegenstem pel kraft FGst = 215 kN im Vergleich zum Fall mit fest stehendem Gegen stempel, also kon ventionellem Napf-Rückwärts- Fließ pressen. Während des Press vorgangs mit FGst = 215 kN erfolgte das Abtrennen des Flansches, wodurch der Umform prozess unter brochen und das Press teil über den restlichen Napf stempel weg durch die Matrize geschoben wurde. Dieser Versagens fall stellt jedoch keine Grenze dieses Verfahrens dar, da die Schä digung nicht in der Napf wand entstand und durch eine optimierte Dimensionierung des Flansches in einen Bereich noch höherer Zug kräfte in der Napf wand verschoben hätte werden können. Demzufolge erscheint eine noch größere Reduzierung der Napf stempel kraft mit diesem Ver fahren denk bar. Die Napf stempel kraft bei dieser Verfahrensvariante kann sowohl relativ als auch absolut mit steigender Quer schnitts änderung weiter reduziert werden. Aus gehend von 24 Prozent beziehungs weise 95 kN bei Stempel durchmesser DSt = 16 mm (εA = 0,64) beträgt die er mittelte Reduzierung 28 Prozent beziehungs weise 123 kN (DSt = 17 mm, εA = 0,72) und 40 Prozent beziehungs weise 220 kN (DSt = 18 mm, εA = 0,81). Numerische Optimierung der Werkzeugkinematik mit mehreren bewegten Werkzeugelementen Einen bedeutenden Nach teil der hier unter suchten Werk zeug technik mit nahezu konstan ter Kraft ein stellung des beweg lichen Ge gen stempels mittels des Zieh kissens der Bild 1: Reib- und formschlüssige Krafteinleitung beim Napf-Fließpressen mit in Richtung des Napfstempels bewegtem Gegenstempel beziehungsweise entgegen der Richtung des Napfstempels bewegter Matrize. Bild 2: Versuchsaufbau für das Napf-Fließpressen mit formschlüssiger Einleitung zusätzlicher Zugkräfte in die Napfwand sowie auf die Werkzeugkomponenten wirkenden Prozesskräfte bei variierter Gegenstempelkraft; Werkstoff C15, Stempeldurchmesser 16 mm.


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