Kalt- und Warmmassivumformung

Das Axialformen ist ein Verfahren der Kaltmassivumformung, mit dem längs gerichtete Innen- und Außenprofile mit Net-Shape-Qualität in rotationssymmetrische Bauteile eingebracht werden können. Die rekursive Vorschubbewegung der Werkzeuge führt zu einer signifikanten Reduktion der Umformkraft gegenüber kontinuierlichen Verfahren. Dadurch können dünnwandige Leichtbaustrukturen mit umformtechnisch erzeugten Profilen versehen werden, ohne dass diese unter Einwirkung der Umformkraft versagen.

Verfahrensvorteile

• Verwendung neuer, hochfester Werkstoffe
• Verzahnungsherstellung ohne Nachbearbeitung
• Herstellung komplexer Bauteilgeometrien

Das Bohrungsdrücken ist ein vom Fraunhofer IWU gemeinsam mit der Technischen Universität Chemnitz entwickeltes inkrementelles, rotatorisches Druckumformverfahren zur Herstellung von Hohlteilen aus Vollzylindern. Dieses Massivumformverfahren verknüpft die Prinzipien des Rückwärtsnapffließpressens und des Abstreckdrückens. Je nach Fertigungsaufgabe und Werkstoff kann kalt, warm oder halbwarm umgeformt werden.

Verfahrensvorteile

• optimale Materialausnutzung
• attraktiv für Verarbeitung preisintensiver Werkstoffe
• Alternative zum Fließpressen, für dickwandige Hohlteile oder Hohlteile mit Absätzen
• keine chemische Oberflächenvorbehandlung erforderlich
• durch kinematische Formerzeugung entfallen aufwändige Matrizen

Fließpressen ist ein Verfahren der Kaltmassivumformung, mit dem sich aus Ronden, Stangenabschnitten, Rohren u. ä. endkonturnahe Vorformen oder Bauteile erzeugen lassen. Zur Herstellung komplizierter Bauteile wird das Fließpressen auch im Halb- oder Warmumformbereich durchgeführt.

In einem formgebenden Werkzeug wird der Werkstückwerkstoff verdrängt und fließt unter Änderung seines Querschnitts durch eine dafür vorgesehene Öffnung in der Matrize. Die nachgefragten Bauteilgeometrien können sehr komplex sein. Um eine große Formenvielfalt zu realisieren, stehen mehrere Verfahrensvarianten des Fließpressens zu Verfügung. Diese werden sowohl sequentiell als auch parallel miteinander kombiniert.

Verfahrensvorteile

• Materialeffizienz durch Erweiterung der Formgebungsmöglichkeiten
• Verwendung neuer Werkstoffe
• Reduzierung der Anzahl an Arbeitsfolgen

Das Druckumformverfahren Gesenkschmieden kann für die Herstellung hochbeanspruchter Bauteile mit und ohne Grat angewendet werden. Es ist ein hochproduktives Fertigungsverfahren in vorwiegend großen Stückzahlen. Die Untersuchungen im Bereich des Gesenkschmiedens sind hauptsächlich im engen Zusammenhang mit den entsprechenden Umformaggregaten, der Werkzeugsystemtechnik und den umzuformenden Werkstoffen zu betrachten. Speziell in der Technologieentwicklung werden angrenzende Verfahren zum Beispiel für die Vorformung (Querwalzen) in die Untersuchungen zur Gesamtprozesskette mit einbezogen. Dabei können die speziellen betrieblichen Gegebenheiten und Erfordernisse individuell angepasst werden.

Verfahrensvorteile

• ressourceneffizientes Umformverfahren zur Herstellung komplexer Bauteile bei optimaler Ausnutzung des Einsatzmaterials
• Gesenkschmieden als Umformverfahren für fast alle Materialien möglich (z. B. klassische Stahlwerkstoffe, Aluminium- und Magnesiumknetlegierungen, Nickelbasis- und Titanlegierungen)
• hochproduktives Fertigungsverfahren mit kurzen Prozesszeiten bei hohem Automatisierungsgrad der umformtechnischen Prozessketten, einschließlich der Wärmenachbehandlung der Schmiederohteile
• Halbwarmumformung als energieeffizientes Verfahren in der Großserienproduktion, speziell zur Verbesserung der Gefügestruktur und der Verkleinerung des Toleranzspektrums der Schmiederohteile
• Präzisionsschmieden als Sonderverfahren in der Warmmassivumformung für Werkstücke mit höchsten Ansprüchen in ihrer Bauteilbeschaffenheit (Maß- und Masseeigenschaften, Feingliedrigkeit)

Das Profilquerwalzen mit Rundwerkzeugen ist ein partielles Umformverfahren mit abwälzender Kinematik zwischen Werkzeuggeometrie und entstehendem Werkstückprofil. Die rotationssymmetrische Ausgangsform ist dabei in axialer Richtung zwischen Spitzen gespannt. Die abwälzkinematische Entstehung des Verzahnungsprofils wird über einen durchmesserbezogenen Eindringvorgang der Werkzeugzähne in radialer Richtung realisiert. Der Walzprozess unterteilt sich in die Anwalz-, Eindring- und Kalibrierwalzphase.

Verbesserte finale Bauteileigenschaften wie Tragfähigkeit, Zahnfußfestigkeit, Oberflächengüte und minimaler Härteverzug resultieren aus einer durch Kaltverfestigung bedingten Oberflächenhärte und einem konturangepassten Faserverlauf. Prozessvorteile ergeben sich aus den sehr kurzen Taktzeiten und dem Wegfall der Späneentsorgung.

Verfahrensvorteile

• verkürzte Prozesszeiten gegenüber Zerspanung
  
• Vermeidung von Materialverlust durch umformende Fertigung
• Wegfall der Späneentstehung- und Entsorgung
• Festigkeitszunahme der Zahnkontur durch Kaltverfestigung
• spiegelblanke Oberflächenkonturen
• konturangepasster Faserverlauf
• reduzierte Kerbempfindlichkeit und erhöhte Dauerbruchfestigkeit

Rundkneten ist ein schrittweises Druckumformverfahren zur Querschnittsreduktion von primär rotationssymmetrischen Bauteilen. Prinzipiell wird Rundkneten in zwei Verfahrensvarianten ausgeführt.

Beim Vorschubrundkneten werden vergleichsweise lange reduzierte Querschnitte mit einem flachen Übergangswinkel erzeugt, wohingegen beim Einstechrundkneten lokale Querschnittsverminderungen mit steilen Übergangswinkeln hergestellt werden. Das Werkstück wird dabei ganz oder teilweise von zwei oder mehreren Werkzeugsegmenten umschlossen. Bei jeder Abwärtsbewegung wird ein Teil des Werkstücks je nach Werkzeuggeometrie und Hub umgeformt. Dabei ist neben einer Variation von Außen- und Innendurchmesser eine simultane Herstellung von Innenprofilen möglich.

Verfahrensvorteile

• Verbesserung der mechanischen Bauteileigenschaften
  
• Materialeffizienz durch Erweiterung der Formgebungsmöglichkeiten
• Umformung alternativer Werkstoffe mit hohem Verfestigungspotenzial