Uniaxiales Innenhochdruck-Aufweitstauchen von kaltfließgepressten Napfhalbzeugen auf einfach wirkenden Pressen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Als Ergebnis dieses Forschungsprojekts liegt eine Auslegungsmethodik für das Innenhochdruck-Aufweitstauchen von zuvor kaltfließgepressten Napfhalbzeugen auf einfach wirkenden hydraulischen Pressen vor. Dabei konnte ebenfalls ein Hydraulikaggregat für den Innenhochdruck durch einen mechanisch gestauchten Elastomereinsatz substituiert werden. Für die Ermittlung der Prozessgrenze Bersten wurde ein analytischer Ansatz entwickelt und validiert. Die Prozessgrenzen Knicken und Faltenbildung werden bei dickwandigen massiven Napfhalbzeugen mit einer Unschärfe bezüglich der Kraft und des Versagenszeitpunkts erreicht, sodass eine analytische Lösung daraus nicht abgeleitet werden konnte. Mit den Ergebnissen ist es möglich, einen verketten Prozess aus Kaltnapffließpressen und Innenhochdruck-Aufweitstauchen auszulegen und mit einer einfachen Pressentechnologie mit hoher Verfügbarkeit umzusetzen. Damit wurde das Ziel des Projekts erreicht, ein Prozessmodell aufzustellen, das die für die Prozessfunktionalität und -eigenschaften entscheidenden Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge beim Innenhochdruck-Aufweitstauchen von zuvor kaltfließgepressten Napfhalbzeugen zur Herstellung von einseitig offenen Leichtbauteilen mit Hinterschneidungen auf einfach wirkenden Pressen grundlegend erklärt. Dafür wurde eine Verfahrensvariante des Innenhochdruck-Aufweitstauchens unter Verwendung von Elastomereinsätzen und eines zweigeteilten Stempels zur Erzeugung des Innendrucks über das Elastomer und der Stauchkraft über den Napfrand entwickelt und verifiziert. Die Prozessgrenze Bersten lässt sich mit einem analytischen Ansatz für dickwandige Halbzeuge vorhersagen. Bei den Prozessgrenzen Knicken und Faltenbildung ist eine analytische Beschreibung der Prozessgrenze aufgrund einer großen Unschärfe bei der experimentellen und simulativen Ermittlung des Schadensfalls nicht möglich. Dafür wurde ein qualitativer Zusammenhang ermittelt. Die Prozessgrenze Faltenbildung tritt bei dickwandigen Napfhalbzeugen im kaltverfestigten Zustand verspätet auf, während die Prozessgrenze Knicken aufgrund der dicken Wandstärke im Vergleich zur Höhe der Kavität und des Werkstückdurchmessers nicht erreicht wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- IHU-Werkzeugkonzept für einfach wirkende Pressen. Elastomer als ein alternatives Druckmedium für das Umformen von massiven Napfhalbzeugen. In: wt-online 108 (2018) 11/12, S. 802-807
Voigts, H.; Hild, R.; Trauth, D.; Feuerhack, A.; Bergs, T.
- Process limits during uniaxial hydroforming of cold extruded cup-shaped semifinished products. In: Neuere Entwicklungen in der Hydroumformung. Stuttgart (2018)
Voigts, H.; Hild, R.; Mattfeld, P.; Klocke, F.; Bergs, T.
- Prozessgrenzen des uniaxialen Innenhochdruck-Aufweistauchens von kaltfließgepressten Napfhalbzeugen, NEHY18 (15.05.2018), Fellbach-Stuttgart
Voigts, H.; Hild, R.; Mattfeld, P.; Klocke, F.; Bergs, T.
