Fachbeiträge verfahrens wurden mit den Werkstoffen 20MoCr4–FP und EN AW 6082 durchgeführt, für die im Rahmen des ersten Untersuchungsschwerpunkts die Verfahrensgrenze für eine bezogene freie Stauchhöhe von hs/ØDa = 0,5 (ØDi/ØDa = 0,5) identifiziert wurde. Ergebnisse Die numerischen und experimentellen Untersuchungen zum einstufigen Bundanstauchen haben gezeigt, dass die äquatoriale Faltenbildung hauptsächlich von der geometrischen Einflussgröße „bezogene freie Stauchhöhe hs/ØDa” abhängt. Durch Wahl eines alternativen Werkstoffs oder Werkstoffgefügezustands kann die Verfahrensgrenze nicht signifikant zu höheren freien Stauchhöhen verschoben werden. Für den Werkstoff Cf53 im Gefügezustand GKZ wurde darüber hinaus die Umformung bei erhöhten Temperaturen bis 500 °C experimentell untersucht. Anhand von Zustellmustern konnte die numerisch vorhergesagte Vermeidung des instabilen Ausknickens während des Umformens durch erhöhte Umformtemperaturen bestätigt werden. Trotz Vermeidung des Ausknickens kann unabhängig von der Umformtemperatur eine Faltenbildung für Stauchhöhenverhältnisse von hs/ØDa > 0,58 nachgewiesen werden. Tribologische und kinematische Einflüsse auf die äquatoriale Faltenbildung beim einstuBild figen Bundanstauchen konnten im Rahmen des ersten Untersuchungsschwerpunkts nicht festgestellt werden. In den Untersuchungen zum zweistufigen Umformprozess konnten anhand einer numerischen Parameterstudie werkstoffunabhängige Vorstauchformen zur Erhöhung der Halbzeugstabilität gefunden werden, die in der zweiten Umformstufe zu faltenfreien Werkstücken mit parallelen Bundflächen umgeformt werden können (Bild 2, jeweils rechts der Symmetrieebene). Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen konnte allerdings anhand metallographischer Analysen eine äquatoriale Falte in der zweiten Umformstufe nachgewiesen werden, die ihre Ursache nicht im Instabilitätsverhalten des hohlen Halbzeugs hat (Bild 2, Werkstoff Vorbehandlung 1. Stufe Glühen 2. Stufe EN AW 6082 (ØDi/ØDa = 0,5) 2. Umformstufe, links der Symmetrieebene). Diese Art der Faltenbildung, die ohne instabiles Ausknicken erfolgt, trat sowohl für den untersuchten Aluminiumwerkstoff als auch für den Stahlwerkstoff 20MoCr4-FP auf. Anhand von Mikrohärtemessungen nach der zweiten Umformstufe (Bild 3) wurde deutlich, dass es im faltengefährdeten Bereich zu einer lokal sehr starken Verfestigung kommt, die ursächlich für die Faltenbildung ohne instabiles Ausknicken scheint. Auffällig ist die signifikant höhere Härte unterhalb der Falte. Der Mittelwert der Mikrohärtemessungen oberhalb der Falte beträgt HV 0.1 = 63,1. Im Vergleich dazu beträgt der Mittelwert der Mikrohärtemessungen unterhalb der Falte HV 0.1 = 78,9, was einer Steigerung von 25 Prozent entspricht. keine 0,65 30 keine 0,5 – keine 0,5 – 20MoCr4-FP (ØDi/ØDa = 0,5) keine 0,5 – innere Mantelfläche gehont keine/gehont 0,5 – keine 0,5 – 36 SchmiedeJOURNAL März 2013 4: REM-Analyse und Mikrohärteverteilung eines Werkstückes nach der 2. Umformstufe mit einer Wärmebehandlung zwischen den Umformstufen zur Reduzierung der Werkstoffverfestigung (EN AW 6082, hs/ØDa = 0,65, ØDi/ØDa = 0,5). max. bezogene freie Stauchhöhe - Erweiterung in % 0,6 20 Tabelle 1: Übersicht über die experimentellen Untersuchungen zur Erweiterung der bezogenen freien Stauchhöhe in Abhängigkeit von der Anzahl der Umformstufen und der gewählten Prozessroute.
2013-03-Schmiede-Journal
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