zung lokaler Festigkeiten
und in der einfachen
Versuchsdurchführung.
Bild 4 zeigt exemplarisch
die ermittelten
Härten
in
Abhängigkeit
vom Bauteilradius
der fließgepressten
Wellen
aus 16MnCr5 im großen
und schlanken
Absatz
sowie
die Ausgangshärte
als gestrichelte
Linien.
Während
die Ausgangshärte
des Werkstoffs
bei rund 195 HV
liegt, liegen
im großen
Absatz
entlang
der Mittellinie
(φ = 0,4)
Härtewerte
von rund 250 HV vor (plus 28 Prozent).
Entlang
der
Mittellinie
des schlanken
Absatzes
(φ = 0,92) liegen
Härten
bis
rund 270 HV vor (plus 38 Prozent).
Die Härte
nimmt mit zunehmendem
Bauteilradius
zu. Dies ist, wie zuvor
beschrieben,
auf
den steigenden
Umformgrad
infolge
der Werkstoffscherung
in
Richtung
Bauteiloberfläche
zurückzuführen
2. Zur Verdeutlichung
des Verfestigungspotenzials
wurden
die experimentell
ermittelten
Härten
entlang
der Wellenmittelachse
in Abhängigkeit
des Umformgrads
für die drei untersuchten
Halbzeugwerkstoffe
analysiert.
Insbesondere
für 100Cr6 ist das Verfestigungspotenzial
für φ = 1,0 noch nicht vollständig
ausgeschöpft,
sodass
hier weiteres
Potenzial
zur möglichen
Substitution
von
Wärmebehandlungen
durch Kaltverfestigung
vorliegt.
Die maximal
erzielten
Härten
im Randbereich
lagen
hier bei
über 350 HV10. Die Ergebnisse
sind auf andere
Werkstoffe
mit
geringer
Anfangsfließspannung
und hohem
Kaltverfestigungspotenzial
übertragbar.
FAZIT
Der randnahe
Umformgrad
und damit
die lokale
Festigkeit
fließgepresster
Wellen
sind abhängig
von vielen
Einflussgrößen.
Durch eine
Anpassung
der Werkzeuge
und Prozessfolgen
kann
der Festigkeitsanstieg
infolge
der Kaltverfestigung
gegenüber
konventionellen
Prozessrouten
gesteigert
werden.
Die
angepassten
Werkzeuge
führen
dabei
jedoch
zu besonderen
Anforderungen
an die Matrizen,
den Halbzeugwerkstoff
und
das verwendete
Schmiermittelsystem,
da höhere
Prozesskräfte
und Drücke
vorliegen.
Während
sich nachgeschaltete
Härteprozesse
nicht substituieren
lassen,
deuten
die Ergebnisse
für
die untersuchten
Versuchswerkstoffe
an, dass Vergütungsprozesse
bei entsprechend
geringeren
Anforderungen
mittels
reiner
Kaltverfestigung
zu ersetzen
sind.
IM FOKUS
Bild 3: Versuchsaufbau
zur Herstellung
skalierter
Getriebewellen
durch Voll-Vorwärts
Fließpressen
(links) und erzeugte
Wellen
(rechts)
Bild 4: Härteverläufe
über den Bauteilquerschnitt
(16MnCr5, konventionell:
2α1 =
2α2 = 100 °, optimiert:
2α = α2 = 145 °) Bilder: Autoren
1 Lange, K.; Kammerer, M.; Pöhlandt, K.; Schöck, J.: Fließpressen
– Wirtschaftliche
Fertigung
metallischer
Präzisionswerkstücke,
Springer Verlag,
Berlin, 2008
2 Tekkaya, A.E.; Lange, K.: An Improved
Relationship
between
Vickers
Hardness
and Yield Stress for Cold Formed
Materials
and its Experimental
Verification,
Annals
of the CIRP 49, 2000
Das IGF-Vorhaben
18229 N der FOSTA – Forschungsvereinigung
Stahlanwendung
e. V. zusammen
mit der Arbeitsgemeinschaft
Wärmebehandlung
und Werkstofftechnik
e. V.
(AWT), der Forschungsvereinigung
Antriebstechnik
e. V.
(FVA) und der Forschungsgesellschaft
Stahlverformung
e. V.
(FSV) wurde
über die AiF Arbeitsgemeinschaft
industrieller
Forschungsvereinigungen
„Otto von Guericke“ e. V. im
Rahmen
des Programms
zur Förderung
der Industriellen
Gemeinschaftsforschung
(IGF) vom Bundesministerium
für
Wirtschaft
und Energie
aufgrund
eines
Beschlusses
des
Deutschen Bundestags
gefördert.
Die Langfassung
des Abschlussberichts
kann bei der FOSTA, Sohnstraße 65, 40237
Düsseldorf, angefordert
werden.
Gefördert durch:
aufgund eines Beschlusses
des deutschen Bundestages
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2019 29