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2008 | Buch

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Fließpressen

Wirtschaftliche Fertigung metallischer Präzisionswerkstücke

verfasst von: Kurt Lange, Manfred Kammerer, Klaus Pöhlandt, Joachim Schöck

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Fließpressen ist ein Werkstoff und Zeit sparendes Fertigungsverfahren der Massivumformung. Es spielt für die kostengünstige Herstellung von präzisen, oft einbaufertigen Werkstücken aus Stahl und anderen metallischen Werkstoffen eine zunehmend wichtige Rolle.

Das Buch führt systematisch in die Grundlagen und -verfahren des Kalt- und Halbwarmfließpressens ein und stellt die dazugehörigen Werkstoffe, Werkzeuge und Maschinen vor. Wärme- und Oberflächenbehandlung in der Serienproduktion werden ebenso behandelt wie die Verfahrenssimulation und die Berechnung für die Umformgrad- und Presskraftermittlung. Anhand zahlreicher konkreter Praxisbeispiele werden Problemlösungen für bewährte und weniger bekannte Verfahren und Anwendungsfälle vorgestellt.

Das Buch wendet sich an Fertigungsingenieure in der Industrie ebenso wie an Wissenschaftler und Studierende in der Fertigungs- und Werkstofftechnik."

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Abstract

Das Fließpressen zählt neben dem Stauchen und Gleitziehen zu den Kernverfahren des Kaltmassivumformens. In beschränktem Maße wird es auch im halbwarmen Bereich zwischen 600ºC und 800°C werkstoff- oder verfahrensbedingt angewandt. Besondere technisch-wirtschaftliche Bedeutung hat das Kaltfließpressen von Stahl erlangt, nachdem 1934 durch Phosphatieren der Rohteile nach dem Singer-Patent die sichere Umformung von Stahlwerkstoffen in Stahlwerkzeugen ohne Kaltverschweißen möglich geworden war. Die Werkstückmassen liegen beim Kaltfließpressen zwischen wenigen Gramm und einigen Kilogramm, seltener auch darüber. Grenzen sind die Werkzeugbelastung einerseits und die hohen Umformkräfte andererseits. Grundsätzlich lassen sich fast alle knetbaren Metalle durch Fließpressen umformen. Heute ist diese Verfahrensgruppe eine leistungsfähige Technologie, die die Fertigung präziser, geometrisch komplexer, hochbeanspruchbarer Werkstücke aus hochfesten Stählen für weite Einsatzbereiche mit geringstem Werkstoffeinsatz ermöglicht.

Kurt Lange

2. Metallkundliche Grundlagen

Abstract

Man kann unterschiedlich „tief“ in einen Fließpresswerkstoff schauen und an ihm messen, um beispielsweise Schlüsse auf seine Eignung für die Umformung zu ziehen oder wichtige Kenndaten für den späteren Umformprozess zu erhalten. In der Wissenschaft betrachtet man Stoffe gerne auf verschiedenen „Skalen“. Mit Skalen sind Größenordnungen gemeint. Abb. 2.1 zeigt unterschiedliche Skalen für die Betrachtung eines Metallzylinders im Stauchvorgang. Die Untergliederung in Skalen ist eine Vereinfachung der Realität, die natürlich kontinuierlich ist.

Joachim Schöck

3. Werkstoffe

Abstract

Für die Kaltmassivumformung eignen sich vor allem unlegierte und niedrig legierte Stähle. Tab. 3.1 zeigt eine Auswahl (eine ausführlichere Darstellung findet sich in VDI 3138-1). Der Kohlenstoffgehalt beträgt maximal etwa 0,5%. Die wichtigsten Legierungselemente sind Mn (<2%), Cr (<2%) sowie Ni, Mo und V.

Klaus Pöhlandt

4. Werkstoffauswahl

Abstract

Gute Voraussetzungen haben metallische Werkstoffe für das Kaltfließpressen, wenn sie

- geringe Fließspannung zu Beginn

- geringe Verfestigungsneigung und

- hohes Umformvermögen

aufweisen (Abb. 4.1). Daneben sollten ein homogenes Gefüge und günstige Gefügestruktur vorliegen.

Joachim Schöck, Manfred Kammerer

5. Vorbehandlung

Abstract

Beim Fließpressen werden in schneller Folge große Stückzahlen von Pressteilen hergestellt, meist voll- oder teilautomatisiert und mehrstufig. Diese Fertigungsweise erfordert ein optimal vorbereitetes Rohteil, welches, wie in Abb. 5.1 gezeigt, hinsichtlich

• Form

• Abmessung

• Gefüge und

• Oberfläche

reproduzierbar hohe Pressteilqualität gewährleistet (Abb. 5.2).

Joachim Schöck, Manfred Kammerer

6. Verfahren

Abstract

Die neun Fließpressverfahren nach DIN 8583 (Abb. 6.1) sind Fertigungsverfahren des Massivumformens. Sie gehören nach DIN 8582 zur Untergruppe Durchdrücken in der Gruppe Druckumformen (siehe Kapitelanhang, Abb. A1 und A2). Fließpressen ist Durchdrücken eines zwischen Werkzeugteilen aufgenommenen Rohteils (im allgemeinen eines Stab- oder Drahtabschnitts), vornehmlich zum Erzeugen einzelner Werkstücke. Es gehört damit zu den Verfahren der Stückgutfertigung. Die Fließpressverfahren werden nach der Richtung des Werkstoffflusses, bezogen auf die Werkzeughauptbewegung (Wirkrichtung der Maschine), unterschieden. Die Krafteinleitung erfolgt im allgemeinen über starre Stempel, wobei einerseits zwischen

• Vorwärts-Fließpressen

→ Werkstofffluss in Richtung der Stempelbewegung

• Rückwärts-Fließpressen

→ Werkstofffluss entgegen der Stempelbewegung

• Quer-Fließpressen

→ Werkstofffluss quer zur Stempelbewegung

und andererseits nach dem entstehenden Teilequerschnitt unterschieden wird zwischen:

• Voll-Fließpressen

→ voll fließgepresster Teilquerschnitt

• Hohl-Fließpressen

→ hohl fließgepresster Teilquerschnitt

• Napf-Fließpressen.

→ napfförmig fließgepresster Teilquerschnitt.

Joachim Schöck, Manfred Kammerer

7. Werkzeugwerkstoffe

Abstract

Werkzeugwerkstoffe für das Fließpressen sind höchsten Belastungen ausgesetzt. Von den Werkstoffen werden:

• Druckfestigkeit

• Härte

• Zähigkeit und

• Verschleißfestigkeit

gefordert. Zudem ist ausreichende Warmfestigkeit (Anlaßbeständigkeit) wichtig, wenn das Fließpressen bei erhöhten Temperaturen durchgeführt wird oder höhere Temperaturen an der Werkzeugoberfläche bei der Werkzeugbearbeitung (z.B. beim Draht- oder Senkerodieren) oder Werkzeugbeschichtung (z.B. durch das CVD- oder PVD-Verfahren) entstehen. Abb. 7.1 zeigt eine Auswahl von Werkzeugkomponenten für das Fließpressen.

Joachim Schöck, Manfred Kammerer

8. Werkzeuge

Abstract

Der Werkzeugkonstruktion für ein neues Fließpressteil geht die Verfahrensentwicklung und Stadienplanentwicklung voraus. Durch die Festlegungen im Stadienplan sind die geometrischen Abmessungen und formgebenden Arbeitsflächen für die einzelnen Pressstufen an sich bestimmt (vgl. Kap. 6). Bei der Konstruktion von Fließpresswerkzeugen für ein neues Fließpressteil steht in der praktischen Routine im Allgemeinen nicht die Auslegung des gesamten Werkzeugaufbaus neu an, sondern es kann auf vorhandene Werkzeugpläne ähnlicher Pressteile zurückgegriffen werden, so dass es sich im allgemeinen um Anpassungs- bzw. Änderungskonstruktionen handelt.

Joachim Schöck, Manfred Kammerer

9. Maschinen

Abstract

Maschinen für das Fließpressen zur Kalt- und Halbwarmumformung werden entweder mechanisch über Kurbel- bzw. Exzenterantrieb oder mit Kniehebelantrieb oder hydraulisch betätigt, wobei sowohl horizontale als auch vertikale Bauarten mit Einzel- oder Mehrfachwerkzeugen zur Anwendung kommen (Abb. 9.1).

Joachim Schöck

10. Berechnungen

Abstract

Bei der rechnerischen Auslegung eines Fließpressvorganges für ein bestimmtes Werkstück müssen alle bei der Umformung zusammenwirkenden Einflussgrößen berücksichtigt werden (Abb. 10.1):

• Werkstoff

• Verfahren

• Werkzeug

• Maschine

Joachim Schöck, Manfred Kammerer

Backmatter

Titel: Fließpressen
verfasst von: Kurt Lange
Manfred Kammerer
Klaus Pöhlandt
Joachim Schöck
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-540-30910-9
Print ISBN: 978-3-540-30909-3
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-30910-9