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2013-03-Schmiede-Journal

Fachbeiträge Lightweight Design through Cold Forging – Forming Limit Extension during Upsetting of Tubular Cold Forged Parts Annular folding during upsetting of tubular parts is a major problem throughout the manufacturing process and restricts the material- and cost-efficient production by cold extrusion and upsetting. Annular folding is caused primarily by a geometrical instability of the hollow semi-finished part. Compared to the single stage upsetting processes extension of free upsetting Leichtbau durch Kaltmassivumformung – Erweiterung der Verfahrensgrenzen beim Bundanstauchen von hohlen Fließpressteilen 34 SchmiedeJOURNAL März 2013 height of 30 per cent looks achievable by means of an optimized manufacturing sequence including a two stage upsetting process. Using the technical measures shown in this publication, the geometry spectrum of hollow flanged shafts can be enlarged and enhanced lightweight and manufacturing requirements of drive train components are met as well. Einleitung Die Produktion von Automobilen ist stark von ökologischen und ökonomischen Anforderungen geprägt, die sich aus gesetzlichen Anforderungen, zunehmendem Individualverkehr und vor allem dem zunehmenden Kostendruck im globalen Wettbewerb ergeben. Bei der Produktion von meist hochbelasteten Antriebskomponenten für Kraftfahrzeuge kommen daher in erheblichem Maße Fertigungstechnologien der Massivumformung zum Einsatz, die den Forderungen nach einer ganzheitlichen Ressourceneffizienz, kons- truktivem Leichtbau sowie der Verwendung neuer oder hochfester metallischer Werkstoffe gerecht werden können. Insbesondere Kaltfließpressteile bieten durch ihren belastungsgerechten Faserverlauf und der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch Kaltverfestigung  1 ein hohes Potenzial für den konstruktiven Leichtbau. Durch den Einsatz von hohlen Wellen im Fahrzeugantriebsstrang kann unter Beibehaltung der Torsionssteifigkeit eine Reduzierung der rotierenden Massen erfolgen. Ein fertigungstechnisches Problem beim Anstauchen von Bunden an hohlen Wellen, die zum Beispiel als Lagersitz oder zur Weiterleitung von Drehmomenten dienen, stellt die Bildung einer Falte in der Äquatorial-ebene des Bundes während des Stauchens dar (Bild 1). Diese Verfahrensgrenze schränkt die material- und kosteneffiziente Herstellung derartiger hohler Wellen durch Fließpressen stark ein und wurde von K.  Dieterle 2 erstmals wissenschaftlich untersucht. Es ist Ein fertigungstechnisches Problem beim Anstauchen von Bunden an hohlen Wellen ist die Bildung einer Falte in der Äqua-torialebene des Bundes während des Stauchens, durch die eine material- und kosteneffiziente Herstellung derartiger hohler Wellen durch Fließpressen stark ein-geschränkt wird. Die Faltenbildung wird in erster Linie durch eine geometrische Insta-bilität des hohlen Halbzeugs verursacht. Mittels einer optimierten Fertigungsfolge, die ein zweistufiges Stauchen beinhaltet, ist gegenüber dem einfachen Bundanstau-chen eine Erweiterung der freien Stauch-höhe um 30 Prozent möglich. Durch die in dieser Veröffentlichung gezeigten Maßnah-men kann das Geometriespektrum hohler Bundwellen hinsichtlich der freien Stauch-höhe erweitert und der Bestrebung nach Verwendung von Leichtbaukomponenten und effizienten Fertigungsverfahren ge-recht werden. Dipl.-Ing. Thorben Schiemann und Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA, Stuttgart


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