Beschreibung
P 1058 – Erweiterung technologischer Grenzen bei der Massivumformung in unterschiedlichen Temperaturbereichen
Als Element des Forschungsverbundes massiver Leichtbau wurden im Teilprojekt 4 „Erweiterung technologischer Grenzen bei der Massivumformung in unterschiedlichen Temperaturbereichen“ drei Demonstratorbauteile untersucht, die in unterschiedlichen Temperaturbereichen durch grundlegend verschiedene Verfahren der Massivumformung hergestellt wurden. Dieses Teilprojekt ist weiterhin in vier Arbeitspakete gegliedert, die sich mich unterschiedlichen Verfahren und Demonstratorbauteilen befassen. Der Inhalt des ersten Arbeitspaketes bestand in der Untersuchung der Herstellbarkeit eines Kolbenbolzens durch Abstreckgleitziehen sowie der steifigkeitsbezogenen Optimierung durch eine spiralförmigen Innenkontur im Hinblick auf dessen Leichtbaupotential verglichen mit einer konventionellen zylindrischen Innenkontur. Im zweiten Arbeitspaket des Teilprojektes lag der Fokus auf der Herstellung einer skalierten Getriebewelle, ebenfalls durch ein Verfahren der Kaltmassivumformung, dem Voll-Vorwärts-Fließpressen. Ziel war hierbei die Optimierung der Oberflächeneigenschaften Härte, Rauheit und Eigenspannungen bezüglich eines möglichen Downsizing oder der Einsparung von nachgeschalteten Wärmebehandlungsschritten. Mit dem Ziel einer möglichen Substitution konventioneller Härteverfahren wurden fließgepresste Bauteile zusätzlich festgewalzt. Die erforderlichen Parametersets wurden auf Basis von Untersuchungen an den Ausgangwerkstoffen ermittelt Es wurde gezeigt, dass bereits gehärtete Bauteile mittels Festwalzen weiter verfestigt werden können. Das Festwalzen kaltumgeformter Bauteile führte jedoch sowohl am Beispiel des Kolbenbolzens, als auch der Getriebewellen, zu einem
Oberflächenversagen in Form von Rissen und Abplatzungen.
Im Bereich der Warmmassivumformung konnte das mehrstufige Präzisionsschmieden erfolgreich zur Einstellung lokaler Mikrostruktureigenschaften eingesetzt werden. An einem Zahnkranz wurde durch gezielte thermomechanische Behandlung während der Einzelteilfertigung ein feinkörniges Gefüge mit typischerweise gutem FestigkeitsZähigkeits-Verhältnis eingestellt. Die Ergebnisse des Teilprojektes zeigen anhand der untersuchten Demonstratorbauteile eindrucksvoll, dass die Verfahren der Massivumformung zahlreiche versteckte Potentiale in Bezug auf den Leichtbau aufweisen, welcher immer mehr in den Mittelpunkt rückt. Diese Verfahren in allen Temperaturbereichen erlauben die Erzeugung immer neuer Bauteilformen mit immer
effizienteren Fertigungsabfolgen. Zudem ist eine gezielte Einstellung lokaler Bauteileigenschaften im Allgemeinen möglich. Um dies zu erreichen müssen die Mittel der numerischen Prozesssimulation ausgenutzt und weiterentwickelt und darüber hinaus konventionelle Umformprozesse neu durchdacht werden. Zwar bringen diese Punkte immer neue Herausforderungen mit sich, diese können jedoch, wie die Ergebnisse des Teilprojektes zeigen, im Rahmen gemeinschaftlicher Forschungsprojekte, wie dem Forschungsverbund massiver Leichtbau, bewältigt werden.
FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V.
Februar 2020
Beteiligte Unternehmen:
A. + E. Keller GmbH & Co. KG, BAUBLIES AG, CARL BECHEM GmbH, Cotarko GmbH, Daimler AG, ECOROLL AG, EZM Edelstahlzieherei Mark GmbH, Felss Systems GmbH,
fischerwerke GmbH & Co. KG, Georgsmarienhütte GmbH, GKN Driveline Trier GmbH, HAMMERWERK FRIDINGEN GmbH, HOERBIGER Antriebstechnik GmbH, Houghton Deutschland GmbH, Johann Hay GmbH & Co .KG, LEIBER Group GmbH & Co. KG, Mahle GmbH, Mannesmann Precision Tubes GmbH, Max Aicher Stiftung, Muhr und Bender KG, Opel Automobile GmbH, Räuchle GmbH + Co. KG, Rohrwerk Maxhütte GmbH, Schaeffler Technologies AG & Co. KG, SEISSENSCHMIDT Components Processing GmbH + Co. KG, Sidenor SA, Simufact Engineering GmbH, SMS Group GmbH, Stelter Zahnradfabrik GmbH, Swiss Steel AG, SynOpt G
Forschungseinrichtungen:
Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Leibniz Universität Hannover
Institut für Umformtechnik und Leichtbau, Technische Universität Dortmund
Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart
