Herstellung von Stanz- und Umformtechnik

• Hochtemperaturoxidation von Stahl bei Temperaturen > 800°C

• Zunderbildung auf den Stahlbauteilen

• Rauer, poröser Zunder führt zu Ver- schmutzungen und zum Zerkratzen der Formen

• Reinigung notwendig

• Vor der Weiterverarbeitung muss der Zunder durch Sandstrahlen entfernt werden

• Unprofitable Taktzeiten

• Aluminium gefüllter Nanokomposit
• Coilbeschichtung durch Walzenauftrag
• Feste Anbindung an Substrat
• Schichtdicke 6-8 μm

Ablauf :

1. Erwärmung auf 880°C - 950°C
2. Warmumformung- und Presshärten im gekühlten Werkzeug
3. Werkzeug- bzw. Laserbeschnitt

Anwendung

• weniger komplexe Geometrie
• hoher Werkzeugverschleiß
• Wird zur Zeit für die meisten pressgehärteten Teile eingesetzt
• Typischer Werkstoff: 22MnB5

Indirekte Warmumformung

1. Kaltumformung durch konventionelles Tiefziehen
2. Erwärmung auf 880 °C - 950 °C
3. Warmumformung zur Realisierung der Endform und Form-/Presshärten im gekühlten Werkzeug
4. Werkzeug- bzw. Laserbeschnitt
5. Sandstrahlen

Anwendung

• komplexe Geometrien mit hohen Umformgraden
• niedriger Werkzeugverschleiß
• höhere Kosten
• Einsatz in der Serienproduktion bei Volkswagen Kassel

1. Verarbeitung von Tailored Blanks aus verschiedenen Materialien und Wanddicken

2. Partielle Erwärmung der Platinen mit Beheizten Werkzeugen

Berücksichtigung des höheren Kraftbedarfes bei der

- Werkzeugauslegung zum Umformen, Schneiden und Lochen

- Festlegung der Werkzeug-Aktivteile

- Wahl der Umformmaschine

- Konstruktive Anpassung der Werkzeug-Werkstoffe

Modifizierung des tribologischen Systems:

Werkzeug - Schmierstoff / Beschichtung - Werkstück

Vorteile des Presshärtens:

• Realisierung komplexer Geometrien aus höchstfestem Werkstoff
• Reduzierung der benötigten Umformstufen
• Verbesserung der Formgenauigkeit

Nachteile des Presshärten

• Hoher Aufwand für die Anlagen- und Werkzeugtechnik
• Korrosionsschutz ist unter Umständen nachträglich zu gewährleisten

Gestaltung des Ziehwerkteils

• Stufenplan

• Werkzeugkonstruktion

• Herstellkosten

1. Blechwerkstoff

Werkstoffauswahl nach
• Funktion,
• Form und
• Größe
der Blechwerkstücke

2. Werkstückteilung

- Nicht ziehbare Blechwerkstücke zu Ziehteilen vereinigen

- Größere Blechwerstücke in kleinere Ziehteile unterteilen

3. Fertigungsstufen

- Festlegung und optimale Abstimmung der Fertigungsstufenfolgen

- Fertigungsoperationen: Tiefziehen, Beschneiden, Lochen, ...

4. Stückzahlen

Von der Werstückzahl ist die Menge und die Art von Fertigungsstufen direkt abhängig.

- Werkzeugbelastung

- hohe Umformkräfte

- präziser

- geometrisch komplexer,

- hochbeanspruchter Werkstücke aus

- hochfesten Stählen für 

- weite Einsatzbereiche mit 

- geringstem Werkstoffeinsatz

- Bauteile für Fahrzeug, Maschinen und Militärtechnik ..

- 85 - 90 % Automobilindustrie (Kaltfließpressteile)

- Weiterentwicklung der Werkstück- und Werkzeugstoffe und Bearbeitungstechniken

- Erneuerungen bei Schmierstoffen/-techniken und Oberflächenbeschichtung

- Prozess-Simulation (Werkzeug zu optimieren)

- hohe Dauerfestigkeit

- ungestörter Faserverlauf

- gute Werkstoffausnutzung

- Verkürzung der Prozesszeit

1. Rohteilherstellung

- Sägen/ Abscheren und Entgraten

2. Wärme- und Oberflächenbehandlung

- Weichglühen oder Normalisieren

- Reinigen, Entfetten, Entzundern

- Phophatieren (Bondern)

- Auftragen von Schmierstoffen

3. Umformen (1 oder mehrere Schritte)

- Laut Stadienplanung

- mit oder ohne Zwischenbehandlungen (Schritt 2.)

4. Nachbehandlungen

- Spannungsarmglühen

- Spanende Bearbeitung/Kalibrieren(Nachpressen)

- Oberflächenbehandlung (Lackieren, Beschichten, Randschichthärten)

Ausgangsmaterial : Vollkörper

Endprodukt : Vollkörper mit vermindertem Querschnitt

Werkzeugöffnung : Matrize

Werkstofffluss : in Richtung Stempelbewegung 

Ausgangsmaterial : Napf/Hülse

Endprodukt : Napf/Hülse mit verminderter Wanddicke

Werkzeugöffnung: Matrize und Dorn

Werkstofffluss : In Richtung Stempelbewegung

Ausgangsmaterial : Vollmaterial

Endprodukt : Hohlkörper mit dünner Wandung 

Werkzeugöffnung: Matrize und Stempel

Werkstofffluss : Entgegen Stempelbewegung

Endprodukt : Nebenformelemente, umlaufende Flansche 

Werkzeugöffnung: während Pressprozess unverändert

Werkstofffluss : Quer zur Stempelbewegung

- der Werkstofffluss muss alle Enden der Gravur gleichzeitig erreichen

- Werkstofffluss bei niedrigsten Kräften ermöglichen

- möglichst wenige Arbeitsstufen

1. Werkzeuggestaltung

- Pressteil muss auf den vorgesehenen Einrichtungen hergestellt werden können

2. Umformmaschine

- Festlegung der Umformpresse

- Kenngrößen wie Presskraft, Auswerfkräfte, Arbeitsvermögen etc.

3. Überprüfung von Genauigkeitsgrößen

- Oberflächen-, Maß-, Lage-, und Formtoleranzen

4. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

- Festlegung Verfahrensfolge und Kombination

- Festlegung wirtschaft. Herstellung

Aktivteile

- direkter Kontakt zu Umformteil

- unterliegt Bruch und Verschleiß

- Matrizen, Stempel, Dorn, Auswerfer

Einbauteile

- Fassen Aktivteile ein und stützen sie ab

- leiten die Kraft durch das Gesamtwerkzeug 

- unterliegen weniger Überlastungen und verschleiß

- Druckplatte, Druckstücke, Hülse, Einfassungen

Gestellteile

Im Werkzeuggestellt werden Einbau und Aktivteile mit Hilfe von Säulen geführt und zentriert 

Druckplatte : Last hinter Stempel oder Matrize aufzunehmen und weiterzuleiten

Spannring : Abheben von Matrize beim Auswerfen von Umformteil verhindern 

Zentrierring : Zentrierung der Matrize 

Druckspannung < 2200 N/mm²

Werkstoffe :

- Kaltarbeitsstähle

- Schnellarbeitsstähle

- Hartmetalle

Druckspannungen > 2200 N/mm²

Bruchgefahr und Verschleiß sind Hoch.

Stempelgeometrien : 

- Stmepellänge so kurz wie möglich

- Große und abrupte Querschnittveränderungen vermeiden

- Bei Qerschnittsänderungen große Übergangsradien + flache Winkel

- Fließbund muss absolut zylindrisch sein

- Reißen

- "Atmen"

Gegenmaßnahme :

- Reißen : Teilung der Matrize (längs und quer)

- "Atmen" : Verspannung der Matrize (radial und axial)

- Innendruck < 1000N/mm"

- Spannungen an der Matrizen Innenwand darf die Streckgrenze des Matrizenwerkstoffes nicht überschreiten

- Gewicht

- Handhabung

- Kosten für Werkstoff und Fertigung

- harter Matrizenkern mit Übermaß wird in zähen Ring eingespannt

- Druckvorspannung  auf den Matrizenkern ermöglicht einen höheren Druck auf die Matrizenkerninnenwand

- Druckvorspannung so groß, dass im Kern möglichst keine Zugspannung auftreten.

Vorteile :

- zylindrische Fügeflächen

- Kerne wandern nicht im Pressbetrieb

Nachteile:

- Wärmeausdehung und Anlasstemperatur begrenzen das Einschrumfübermaß und damit die Vorspannung

Vorteile :

- Handhabung bei Raumtemepratur

- kürzere Fügewege (vgl Einschrumpfen)

- Haftmaß direkt am Überstand zu messen

- Kerne sind austauschbar

- Molybdänsulfid verhindert das Anfressen beim Fügen

Nachteilig :

- Im Pressbetrieb können die Kerne wandern

- unter Vorspannung aufgewickelten Blechband aus Federstahl

- gefasst in einem Metallgehäuse

Vorteile :

- Höhere Vorspannungen erreichbar

- höherfeste Matritzenwerkstoffe verwendbar

Ziehteilgestaltung