Durch ein neues Verfahren sollen komplexe Vorformoperationen in Zukunft deutlich vereinfacht werden oder komplett wegfallen. Mithilfe von inhomogener Erwärmung wollen Wissenschaftler am IPH den Schmiedeprozess verkürzen sowie ressourcen- und energieeffizienter gestalten.
In Zukunft sollen Vorformoperationen beim Schmiedeprozess durch inhomogene Erwärmung eingespart werden.
Ralf Büchler/IPH
Vorformoperationen dienen dazu, die Massenverteilung eines Rohteils dem gewünschten Schmiedeteil anzunähern, um den Gratanteil sowie den Gesenkverschleiß zu reduzieren. Mit einem neuen Verfahren, das am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH aktuell erforscht wird, sollen solche Vorformoperationen verkürzt oder gänzlich eingespart werden. Bei diesem Verfahren wird das Rohteil durch Induktion inhomogen erwärmt und anschließend gestaucht, wodurch die Massenverteilung dem Bauteil angenähert werden soll.
Induktion wird bereits seit langem im Schmiedeprozess eingesetzt, doch bislang nur zur homogenen oder zur partiellen Erwärmung von Bauteilen. Die Besonderheit an dem neuen Verfahren ist die Verwendung von inhomogener Erwärmung. Das heißt, dass das Rohteil zwar insgesamt erwärmt wird, manche Bereiche allerdings auf beispielsweise 900 °C, andere wiederum auf 1250 °C. Beim Stauchen kann so in dem wärmeren Bereich mehr Masse kumuliert werden als in den kälteren Bereichen. Besonders interessant ist dabei der Übergangsbereich zwischen den warmen und den weniger warmen Zonen.
Stabiler Übergangsbereich
In Vorversuchen identifizieren die Wissenschaftler Kennzahlen, die den Übergangsbereich charakterisieren. Sie ermitteln auf diese Weise Parameter, die es ihnen später in der Praxis erlauben, den Übergangsbereich möglichst genau einzustellen. Idealerweise ist dieser stabil, klein und weist einen großen Temperatursprung auf. Ein Problem kann aber beispielsweise sein, dass sich die unterschiedlich warmen Bereiche zu schnell einander annähern und keine klare Trennung zwischen den Zonen aufrechterhalten werden kann. Anhand eines Common-Rails, ein Bauteil aus der Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors, wollen die Wissenschaftler untersuchen, wie sich ein inhomogen erwärmtes Gefüge beim Schmieden verhält. Später könnte die entwickelte Methode auch auf andere Bauteile zum Beispiel aus der Automobilindustrie angewendet werden.
Um den Nutzen der neuen Methode feststellen zu können, vergleichen die Wissenschaftler am IPH die Verwendung von inhomogener Erwärmung in verschiedenen Prozessketten mit dem Querkeilwalzen. Unter anderem wird betrachtet, ob das freie Stauchen als Zwischenschritt ausgelassen werden und das inhomogen erwärmte Rohteil direkt fertiggeschmiedet werden kann. In diesem Fall böte die neue Methode eine erhebliche Erleichterung für die Industrie, die ihre Bauteile so sehr viel schneller, energie- und ressourcenschonender produzieren könnte.