Umformtechnik multimedial

Vorwort

Erwerb der Theoriekompetenz

Danksagung

Inhalt

1 Isotrope Plastifizierung

1.1 Umformtechnologie

1.1.1 Geometrieorientiertes Umformen

1.1.2 Spannungsorientiertes Umformen

1.2 Spannungen und Spannungszustand

1.2.1 Spannungsvektor

1.2.2 Spannungstensor

1.2.3 Fundamentalbeziehung und Hauptspannungen

1.2.4 Gleichgewichtsbedingung

1.3 Mises‘sche Fließbedingung

1.3.1 Werkstoffmechanischer Ansatz

1.3.2 Geometrische Darstellung im Hauptspannungsraum

1.4 Formänderungen und Fließregel

1.4.1 Verzerrungen – Formänderungen – Verformung

1.4.2 Fließregel

1.5 Verfahrensorientierte Anwendung

1.5.1 Flachwalzen

1.5.2 Kaliberwalzen

1.5.3 Strangpressen

1.5.4 Freiformschmieden

1.5.5 Ziehen

1.5.6 Gesenkschmieden

1.5.7 Tiefziehen

1.5.8 Fließpressen

1.6 Wissensanwendung

1.6.1 Hauptspannungen und maximale Schubspannung

1.6.2 Elastische oder plastische Spannungszustände

1.6.3 Formänderungstensor und Hauptformänderungen

1.6.4 Vergleichsformänderung

1.6.5 Vergleichsspannung

1.6.6 Vergleichsspannung und Vergleichsformänderung

1.6.7 Vergleichsspannung und Fließregel

1.6.8 Vergleichsformänderung und Fließregel

1.6.9 Normalenregel und Umformverfahren

2 Anisotrope Plastifizierung

2.1 Umformtechnische Berechnungen

2.2 Anisotrope Werkstoffbeispiele

2.3 Elastische Anisotropie

2.3.1 Elastisches Potenzial

2.3.2 Elastizitätstensor

2.4 Plastische Anisotropie

2.5 Gefüge- und Kristallanisotropie

2.6 Ermittlung der Anisotropie-Koeffizienten

2.6.1 Definierte ebene Spannungszustände

2.6.2 Ebene Formänderungsversuche

2.7 Verfahrensorientierte Anwendung

2.7.1 Flachwalzen

2.7.2 Kaliberwalzen

2.7.3 Strangpressen

2.7.4 Freiformschmieden

2.7.5 Ziehen

2.7.6 Gesenkschmieden

2.7.7 Tiefziehen

2.7.8 Fließpressen

2.8 Wissensanwendung

2.8.1 Hill’sche Fließbedingung

2.8.2 Hill’sche Fließbedingung mit R-Wert

2.8.3 Schmid’sches Schubspannungsgesetz

2.8.4 Fließortkurve und Umformverfahren

2.8.5 R-Wert und Walzrichtung

2.8.6 R-Wert und Fließortkurve

2.8.7 R-Wert und Formänderungen im Zugversuch

2.8.8 R-Wert und Textur

3 Verfestigung und Entfestigung

3.1 Fließkurven

3.1.1 Massives Probenmaterial

3.1.2 Blechwerkstoffe

3.2 Umform-Werkstoffstrukturen

3.2.1 Kaltumformgefüge

3.2.2 Bergström-Modell

3.2.3 Warmumformgefüge

3.3 Mathematisierung der Fließkurven

3.4 Bauschinger-Effekt und Eigenspannungen

3.4.1 Bauschinger-Effekt

3.4.2 Umformeigenspannungen

3.5 Verfahrensorientierte Anwendung

3.5.1 Flachwalzen

3.5.2 Kaliberwalzen

3.5.3 Strangpressen

3.5.4 Freiformschmieden

3.5.5 Ziehen

3.5.6 Gesenkschmieden

3.5.7 Tiefziehen

3.5.8 Fließpressen

3.6 Wissensanwendung

3.6.1 Fließkurve

3.6.2 Fließkurve für einen Ludwik-Werkstoff

3.6.3 Anfangsfließspannungen

3.6.4 Bauschinger-Effekt-Ermittlung

3.6.5 Bauschinger-Effekt und Fließortkurve

3.6.6 Bauschinger-Effekt und Fließbeginn

3.6.7 Warmfließkurve

3.6.8 Eigenspannungen und Recken

3.6.9 Eigenspannungsfreies Richten

3.6.10 Bergström-Modell – hochfeste Stäbe und Drähte

3.6.11 Verformungsinduzierter Martensit – rostfreie Cr-Ni-Stähle

4 Umformtribologie

4.1 Umformtechnisches Tribosystem

4.2 Reibgesetze

4.3 Reibzustände

4.4 Bestimmung der Reibungszahlen

4.4.1 Ringstauchversuch

4.4.2 Streifenziehversuch

4.5 Schmierstoffe

4.5.1 Flüssige Schmierstoffe

4.5.2 Festschmierstoffe

4.6 Verfahrensorientierte Anwendung

4.6.1 Flachwalzen – Folienwalzen

4.6.2 Kaliberwalzen

4.6.3 Strangpressen

4.6.4 Freiformschmieden

4.6.5 Ziehen

4.6.6 Gesenkschmieden

4.6.7 Tiefziehen

4.6.8 Fließpressen

4.7 Wissensanwendung

4.7.1 Kontaktnormalkraft und Reibkraft

4.7.2 Reibzustände und Stribeck-Kurve

4.7.3 Umformverfahren und Schmierstoffe

4.7.4 Viskosität – Druck- und Temperaturabhängigkeit

4.7.5 Reibzustände und Rauigkeit

4.7.6 Ringstauchversuch zur Ermittlung der Reibungszahlen

4.7.7 Stick-Slip-Verhalten und Rattern

5 Werkstückversagen durch Reißer und Risse

5.1 Blech- und Massivversagen

5.2 Blechumformbarkeit

5.2.1 Grenzformänderungskurve

5.2.2 Konsistente Stoffdaten

5.2.3 Spannungsinduziertes Rissversagen

5.3 Reißer in der Massivumformung

5.4 Bruchkriterien in der Umformtechnik

5.4.1 Dehnungsunabhängige makromechanische Bruchkriterien

5.4.2 Dehnungsabhängige makromechanische Bruchkriterien

5.4.3 Mikromechanische Bruchkriterien

5.4.4 Konzept der effektiven Spannungen

5.5 Verfahrensorientierte Anwendung

5.5.1 Flachwalzen

5.5.2 Schrägwalzen – Kaliberwalzen

5.5.3 Strangpressen

5.5.4 Freiformschneiden

5.5.5 Ziehen

5.5.6 Gesenkschmieden

5.5.7 Tiefziehen

5.5.8 Fließpressen

5.6 Wissensanwendung

5.6.1 Grenzformänderungsdiagramm und Verzerrungstensor

5.6.2 Grenzformänderungsdiagramm und logarithmischeFormänderungen

5.6.3 Grenzformänderungsdiagramm und Plane Strain

5.6.4 Grenzformänderungskurve und Formänderungsweg

5.6.5 Grenzspannungsdiagramm

5.6.6 Blechumformbarkeit und R-Wert

5.6.7 Massivumformen und Grenzzugdiagramm

5.6.8 Kragendruckprobe

5.6.9 Grenzzugdiagramm und Verlauf der maximalen Zugspannungen

6 Werkstückversagen durch Falten undumformbare Werkstoffe

6.1 Falten in der Blechumformung

6.2 Knickung beim Massivumformen

6.2.1 Mathematische Beschreibung der Falten- und Knickbildung

6.2.2 Knickkraft

6.3 Umformbare Blechwerkstoffe

6.4 Multifrequenz-Wirbelstrom-Messung

6.5 Verfahrensorientierte Anwendung

6.5.1 Flachwalzen, Warm- und Kaltband

6.5.2 Kaliberwalzen – Draht

6.5.3 Strangpressen

6.5.4 Freiformschmieden

6.5.5 Ziehen – Draht und Stäbe

6.5.6 Gesenkschmieden

6.5.7 Tiefziehen

6.5.8 Fließpressen

6.6 Wissensanwendung

6.6.1 Faltenbildung und R-Wert

6.6.2 Einfluss auf die Faltenbildung

6.6.3 Stauchen, Verjüngen, elastisches und plastisches Knicken

6.6.4 Schneidstempelbeanspruchung, Stauch- und Knickversagen

6.6.5 Umformbare Werkstoffe – Zwei- und Mehrphasenstähle

6.6.6 Drahtstraße mit Kühleinrichtung – Gefüge

6.6.7 Dieless Drawing – Spannungszustand

6.6.8 Wirbelstromdaten – Fehlervermeidung

6.6.9 Wirbelstromdaten – Online-Korrektur

6.6.10 Wirbelstromdaten – virtuelle Fertigung

7 Werkzeugversagen

7.1 Werkzeugbruch und Werkzeugverschleiß

7.2 Gewaltbruch – bruchmechanische Konzepte

7.2.1 G-Konzept

7.2.2 K-Konzept

7.2.3 J-Integral

7.3 Lebensdauer – Ermüdungsbruch

7.4 Werkzeugversagen durch Hertz’sche Pressung

7.5 Verschleiß

7.5.1 Adhäsionsverschleiß

7.5.2 Der Abrasionsverschleiß

7.5.3 Der Ermüdungsverschleiß (Oberflächenzerrüttung)

7.5.4 Die Reiboxidation

7.6 Werkzeugwerkstoffe

7.6.1 Werkzeugstähle

7.6.2 Hartmetalle

7.7 Beschichtungsverfahren

7.8 Verfahrensorientierte Anwendung

7.8.1 Flachwalzen

7.8.2 Kaliberwalzen

7.8.3 Strangpressen

7.8.4 Freiformschmieden

7.8.5 Ziehen

7.8.6 Gesenkschmieden

7.8.7 Tiefziehen

7.8.8 Fließpressen

7.9 Wissensanwendung

7.9.1 Bruchmechanik und Gewaltbruch

7.9.2 Bruchmechanik und Ermüdungsbruch

7.9.3 Plastoermüdung und Strangpressen

7.9.4 Weibull-Statistik und Weibull-Modul

7.9.5 m- und n-Parameter

7.9.6 Abrasionsverschleiß und 3-Rollen-Walzwerk

7.9.7 Coating Guide

8 Werkzeugsysteme

8.1 Wirkprinzip der Werkzeuge

8.2 Folgeschneidwerkzeug mit Plattenführung

8.2.1 Werkzeugkomponenten – Werkzeugaktivteile

8.2.2 Werkstoffbeispiele für die Bauteile eines Schneidwerkzeuges

8.2.3 Einflüsse auf die Gestaltung von Schneidwerkzeugen

8.2.5 Werkstoffausnutzung

8.3 Transferwerkzeuge

8.3.1 Werkzeugkomponenten und Werkzeugaktivteile

8.3.2 Variantenkonstruktion

8.3.3 Komplettbearbeitungsgerechte Variantenfertigung

8.4 Verfahrensorientierte Anwendung

8.4.1 Flachwalzen

8.4.2 Kaliberwalzen

8.4.3 Strangpressen

8.4.4 Freiformschneiden

8.4.5 Ziehen

.4.6 Gesenkschmieden

8.4.7 Tiefziehen

8.4.8 Fließpressen

8.5 Wissensanwendung

8.5.1 Walzkraft und Breitung

8.5.2 Walzgeschwindigkeit und Banddicke

8.5.3 Drahtwalzen und Kaliberwalzen

8.5.4 Strangpressen und Einlaufgeometrie

8.5.5 Strangpressen und Reiblänge

8.5.6 Freiformschmieden und Kernverdichtung

8.5.7 Drahtziehen und optimaler Ziehwinkel

8.5.8 Gesenkschmieden und Gratbahn

8.5.9 Gesenkschmieden und Gesenkteilung

8.5.10 Folgeschneidwerkzeug und Schnittbild

8.5.11 Tiefziehwerkzeug mit und ohne Niederhalter

8.5.12 Tiefziehen und Bremswulste

8.5.13 Tiefziehen eines rechteckigen Ziehteils

8.5.14 Fließpressen und Pressbüchsenausführungen

8.5.15 Fließpressen und vorgespannte Werkzeuge

9 Handlingsysteme

9.1 Handhaben

9.2 Maschinen mit integrierterHandlingtechnologie

9.3 Werkzeugwechselsysteme

9.4 Verfahrensorientierte Anwendung

9.4.1 Flachwalzen

9.4.2 Kaliberwalzen

9.4.3 Strangpressen

9.4.4 Freiformschmieden

9.4.5 Ziehen

9.4.6 Gesenkschmieden

9.4.7 Tiefziehen

9.4.8 Fließpressen

9.5 Wissensanwendung

9.5.1 Exzenterpresse und s-t-Diagramm

9.5.2 Werkstücktransport in Mehrstufenpressen-Ereignisketten

9.5.3 Werkstücktransport in Mehrstufenpressen-Führungs- undKollisionsbedingungen

9.5.4 Werkstücktransport in Mehrstufenpressen-Netzplan

10 Umformmaschinen (Anlagen)

10.1 Hydraulische und mechanische Pressen

10.1.1 Wirkprinzip

10.1.2 Antriebschema

10.1.3 Weg-Zeit-Gesetz

10.1.4 Erzeugung der Presskraft

10.1.5 Kraft-Weg-Diagramm

10.1.6 Hub- und Stößelverstellung

10.1.7 Stößelgeschwindigkeit

10.1.8 Ziehkissenkraft

10.2 Verfahrensorientierte Anwendung

10.2.1 Flachwalzen

10.2.2 Kaliberwalzen

10.2.3 Strangpressen

10.2.4 Freiformschmieden

10.2.5 Ziehen

10.2.6 Gesenkschmieden

10.2.7 Tiefziehen

10.2.8 Fließpressen

10.3 Wissensanwendung

10.3.1 Umformverfahren – Kraft-Wegverlauf

10.3.2 Einfachwirkende Presse – Werkzeug

10.3.3 Doppeltwirkende Presse – Werkzeug

10.3.4 Einsatz der Kurbel- und Exzenterpressen

10.3.5 Einsatz Exzenterpresse zum Tiefziehen – einfache Abschätzung

10.3.6 Einsatz der hydraulischen Presse – Presskraft

Literaturangaben

Stichwortverzeichnis