Fertigungstechnik II –Umformtechnik Einführung und ... · Zink (Zn) Kristallgittertypen FT II –Umformtechnik WS2013/14 | Einführung -11-Struktur Gleit-system Anzahl der Gleit-ebenen

Fakultät Maschinenwesen, Institut für Fertigungstechnik, Professur Formgebende Fertigungsverfahren

Fertigungstechnik II – Umformtechnik

Einführung und Wiederholung der Grundlagen

Prof. Dr.-Ing. Alexander Brosius

Dresden, 16. Oktober 2015

- 2 -FT II – Umformtechnik WS2013/14 | Einführung

Wochentag Wo Montag Mittwoch Freitag

HSL Prof. BeyerOST

Prof. BeyerOST

Prof.FüsselFert.-Planung

Prof.FüsselFert.-Planung

PD Dr. NestlerZAT

PD Dr. NestlerZAT

Prof. BrosiusUT

Prof. BrosiusUT

Stundenplan Vorlesung3. DS Zeu 260

Übung3. DS Zeu 260

Vorlesung1.DS Zeu 222

Übung3.DS Zeu 222


Übung1.DS Zeu 260


Übung2.DS Zeu 222

12.10.–16.10.15 2.

VL Einführung, VL Einführung Füge-und Montageplan.

VL Gegenstand und Grundlagen

VL Einführung und Grundl. der Umformt

19.10.–23.10.15 1.

VL CVD Chemical Vapour Deposition; Belegeinführ.

VL Teilefertigung -APL1 (Nestler)

Ü Wiederhol.- ÜbungUT

26.10.–30.10.15 2.

VL PVD Physical Vap. Deposition


Ü Übung 1: Produkt-/ Prozessstruktur

VL Restriktionsystem Zerspan-technik

VL Element. Methoden der Span.-, Kraft- u. Arbeitserm

2.11.–6.11.15 1.

VL Spritzver-fahren


.

9.11.–13.11.15 2.

VL Laser-/Plasma-Ober-fl.beschichtg.

VL Produktstruktur Ü Übung 2: Daten d. Proz. struktur

VL Fräsen VL Tiefziehen

16.11.–20.11.15 1.

VL Drucktechnik-verfahren

18.11. Buß- und Bettag 18.11. Buß- und BettagÜ Übung 1UT

23.11.–27.11.15 2.

Ü Übung 1OST

VL Vorlesung FTMKapazit.-wirtschaft

3. Übung: Or-ganisat.form

VL Fräsen/ Bohren VL Biegen

30.11.–4.12.15 1.

Ü Übung 2OST


Ü Übung 1 ZAT Fäsen

Ü Übung 2UT

7.12.–11.12.15 2.

Ü Exkursion 1 VL Vorlesung FTMFügbark. Schweißen

4. Übung FTM –Teil Füget.

VL Bohren VL Gesenkschmieden

14.12.–18.12.15 1.

Ü Exkursion 2 VL Teilefertigung -APL5 (Nestler)

Ü Übung 2ZAT Fräsen

4.1.–8.1.16 2.

Ü Übung 3 VL Vorlesung FTMFügbark. Schweißen

5. Übung FTM –Teil Füget.

VL Präz. undUltrapr.bearb

VL Fließ- und Strangpressen

11.1.–15.1.16 1.

Ü Übung 4 VL Teilefertigung -APL6 (Nestler)

Ü Übung 3ZAT Rechenaufgaben

18.1.–22.1.16 2.

Ü Belegvor-stellung VL Vorlesung FTM–Fügbark. Schrauben

6. Übung FTM –Teil Schraub.

VL SpezielleTechnologien

VL Zerteilen / Scherschneid.

25.1.–29.1.16 1.

Ü Belegvor-stell. und Kon-sultation


1.2.–5.2.16 2.

VL Vorlesung FTM–Fügbark. Pressen

7. Übung FTM –Teil Pressen

VL Abtragtechnik


Vorlesungsüberblick

Termin Thema

16.10.2015 Einführung und Grundlagen der Umformtechnik

23.10.2015 Übung Grundlagen

30.10.2015 Elementare Methoden der Spannungs-, Kraft- und Arbeitsermittlung

13.11.2015 Tiefziehen

20.11.2015 Übung zum Tiefziehen / Tiefziehbeleg

27.11.2015 Biegen

04.12.2015 Übung zum Biegen

11.12.2015 Gesenkschmieden

08.01.2016 Fließ- und Strangpressen

22.01.2016 Zerteilen / Scherschneiden

29.01.2016 Ausweichtermin

05.02.2016 Repetitorium


Skript (Vorlesungsfolien)

Direktlink:

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Alexander Brosius

Kontaktdaten

[email protected]

http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/

fakultaet_maschinenwesen/if/ff/studium/index_html

Passwort:

FT2_Ut_15/16


Absolutes Gewicht: 1.935 Absolutes Gewicht: 1.935

Angaben in kg

(Quelle: nach Stauber, R.: http://www.bayern-innovativ.de/stauber_Vortrag)

881,7

120

29,923,1

26,147,7

25,34,2

70,358,5

148,361,8

438,1

Stahl, Eisen

Betriebsstoffe

Rest

Elektronik

Lack, KlebstoffeTextilienGlas, Keramik

Thermoplastische ElastomereElastomereDuroplastischeKunststoffe

Andere Metalle

Leichtmetalle

ThermoplastischeKunststoffe

Multi Material Design


Umformeigenschaften am Beispiel Stahl

200 1200400 600 800 1000

Zugfestigkeit R m in MPa

0

10

20

30

40

50

60

Bru

chd

eh

nu

ng

A

80

in %

weiche Stähle, Baustähle

Bake hardeningStähle

Isotrope Stähle

MikrolegierteStähle

hochfeste IF-Stähle

Dualphasen Stähle

Stand: 2000

200 1200400 600 800 1000


0

10

20

30

40

50

60

Bru

chd

eh

nu

ng

A

80

in %



Isotrope Stähle



Dualphasen Stähle

Work hardening

Stähle

TRIP Stähle

KomplexphasenStähle

Stand: 2005

200 1200400 600 800 1000


0

10

20

30

40

50

60

Bru

chd

eh

nu

ng

A

80

in %



Isotrope Stähle



Dualphasen Stähle

Work hardening

Stähle

TRIP Stähle

TRIP 1000

DP800 / 1000

KomplexphasenStähle CP1000

Stand: 2011

(Quelle: nach ThyssenKrupp Steel Europe AG)


Kristallgittertypen

a

a

0.05 mm

Elementarzelle Kristallgitter

Korn

Korngrenze Kornstruktur

(sichtbar imLichtmikroskop)

(Quelle: Lange)


Kleinwinkel-Korngrenzen

Hervorgerufen durch Ausrichtung bzw.polygonartige Anordnung von Versetzungen

Korngrenzen

Arten von Korngrenzen

- 10 -FT II – Umformtechnik WS2013/14 | Einführung (Quelle: Groover, 2005)

kubisch-raumzentriert(krz)

kubisch-flächenzentriert(kfz)

Hexagonal dichtestePackung (hdp)

Beispiele:

Chrom (Cr), Eisen (α-Fe),Molybdän (Mo),Tantal (Ta),Wolfram (W)

Beispiele:

Aluminium (Al),Eisen (γ-Fe), Kupfer (Cu),Gold (Au), Blei (Pb),Silber (Ag), Nickel (Ni)

Beispiele:

Magnesium (Mg),Titan (Ti),Zink (Zn)

Kristallgittertypen


StrukturGleit-

system

Anzahl der

Gleit-ebenen

Gleit-richtung

Gleit-system

kfzCu, Al, Ni, Pb, Au, Ag,

g-Fe

4 3 12

krza-Fe, W,

Mo

6 2 12

12 1 12

24 1 24

StrukturGleit-

system

Anzahl der

Gleit-ebenen

Gleicht-richtung

Gleit-system

hdpCd, Zn, Mg, Ti,

Be

1 3 3

3 1 3

6 1 6

: Gleitebene

: Gleitrichtung

(Quelle: Lange)

Mechanisms of plastic deformationGleitebene, Gleitrichtung, Gleitsystem


Nicht-deformierte Struktur

τ

τ

τ

τ

Elastische Deformation

Plastische Deformationinfolge Gleitung

Nach Entlastung

Mechanismus der plastischen DeformationGleitung

Nach Entlastung

BA1

Folie 12

BA1 Alexander Brosius; 08.10.2012


Nicht deformierte Struktur

Zwillingsebene Zwillingsebene

τ

τ

� Zwillingsbildung erfordert höhere Spannungen / Energie

als Scherung bzw. Abgleiten

� Zwillingsbildung tritt ein, wenn Scherung nicht möglich ist

(z.B. bei niedrigen Temperaturen, hohen Dehnraten)

Mechanismen der plastischen DeformationZwillingsbildung

Plastisch deformierte Struktur

τ

τ


WerkstoffSchubmodul

in MPa

TheoretischeSchubfestigkeit

in MPa

Reale Schubfestigkeit

in MPa

Stahl 75.800 2.500 – 12.000 150 - 750

Aluminumlegierungen 27.500 900 – 4.400 50 - 150

Kupferlegierungen 41.400 1.400 – 6.600 100 - 250

Titanlegierungen 44.800 1.500 – 7.100 350 - 800

30theoretical

Gτ = toπ2

G

� Faktor 10-100 zwischen realer und theoretischer Schubfestigkeit

Theoretische und relae Schubfestigkeit


Theoretical and real shear strength

� = �� · sin(2� ·�

�)

� ≈ �� · 2� ·�

�

� ≪ �Mit:A

B

� = � · �= � ·�

�

�� =��

��

Überlegung zur maximalen Scherspannung

Verschiebung x

Sch

ubsp

annung τ


Def. Gitterfehler

Gitterfehler oder Versetzung sind Abweichungen von idealer, regulärer

kristalliner Gitterstruktur

� Punktfehler (null-dimensional)

� Leerstellen

� Ionen-Paar-Verschiebung

� Einlagerungen

� Flächenfehler (zwei-dimensional

� Korngrenzen

� Stapelfehler

� Volumenfehler (drei-dimensional)

� Poren

� Einschlüsse, Verunreinigungen

� Linienfehler (ein-dimensional)

� Stufenversetzungen

� Schraubenversetzungen

Gitterfehler


Leerstelle

Ionenpaar-

Verschiebugen

Zwischengitterplatzdefekt

Ionen-Zwischengitter-

platzdefekt

Mechanism of plastic deformation Punktfehler


GleitebeneVersetzung

ττ τ τ

ττ τ τ

Linienfehler


Stufenversetzung Schraubenversetzung

(Quelle: Lange)

Flächenfehler


1

0

1

0

ln

= → = =

∫l

l

ll l

l l l

d dd ϕϕ

Technische Dehnung Wahre Dehnung (logarithmisch)

1 0

0

−= l l

lε

Ausgangslänge

Zwischenstadium

Endlänge

F Fl

l0

l1

dl

BegriffsdefinitionTechnische und wahre Dehnung


Bedeutung des gewählten Dehnungsmaßes

2 Belastungsszenarien:

A) Gesamtdehnung ∆l in einem Schritt

B) Gesamtdehnung ∆l in zwei Schritten � ∆l1 und ∆l2 mit ∆l = ∆l1 + ∆l2

A) Ein Belastungsschritt

L0 = 80∆l1 = 10∆l2 = 15

� =∆�

!=∆�" + ∆��

!=10 + 15

80= 0,3125 � =

∆�"

!+

∆��

! + ∆�"=10

80+

15

80 + 10= 0,2917

, = ln

!= �.

105

80= 0,2719 , = ln

"

!+ ln

"= �.

90

80+ �.

105

90= 0,2719

B) Zwei Belastungsschritte

ε 0,050 0,075 0,100 0,150 0,2 0,3 0,5 0,75 1

ϕ 0,049 0,072 0,095 0,140 0,18 0,26 0,41 0,56 0,69

Wahre Größen realitätsnah, da auf augenblickliche Situation bezogen &

Inkremente wahrer Dehnungen sind summierbar


l0

F F

dl

A0 A

Unter der Annahhme, dass die Normalkraft homogen über den Querschnitt verteilt ist

00

F

Aσ =

F

Aσ =

In der Umformtechnik werdenstets wahre Dehnungen und wahre Spannungen genutzt

BegriffsdefinitionTechnische und Wahre Spannung

Technische Spannung

Wahre Spannung


Ausgangslänge

Elastisch-plastischeDeformation

Bleibende (plastische)Deformation

F (Zugkraft)F

Definition Plastizität

Eigenschaft des Werkstoffes einebleibende, d.h. irreversible Dehnung zuertragen. Plastizität tritt mit demErreichen der Fließspannung ein. SowohlFließspannung als auch erreichbareplastische Dehnung sind dabeiwerkstoffabhängig!


ε (%)

σin

MPa

Rm

A

At

E

Versagen

ElastischeGerade

E

εp

ε = ε t = εe + εp

εe

Rp0

,2

Fließspannung

Verfestigung

Anstieg der Fließspannung bis zum Einschnürung

Versagen

Materialtrennung infolge diffuser Einschnürung

R Fließspannung

R Mindestzugfestigkeit

E Elastizitätsmodul

A Gleichmaßdehnung

A Bruchdehnung

A Gesamtdehnung

ε Dehnungε Gesamtdehnungε Elastische Dehnungε Plastische Dehnung

σ Spannung

p0,2

m

t

t

e

p

g

Spannungs-Dehnungs-Kurve


� Fließkurven vernachlässigen i. Allg. den elastischen Bereich

� Größen in Spannungs-Dehnungskurve beziehen sich auf die

Ausgangskonfiguration

� Größen in Fließkurve beziehen sich auf die Momentankonfiguration

� Vergleich:

Spannung-Dehnungskurve

Technische Dehnungen

Tech

nis

che

Sp

an

nu

ng

Wahre Dehnung

Wa

hre

Sp

an

nu

ng

Fließkurve

Bezogen auf

Ausgangsquerschnitt

Elastischer Bereich

Abfallende Spannung

wegen Einschnürung

Monotone

Spannungssteigerung

aufgrund Verfestigung

Bezogen auf aktuellen

Querschnitt

Logarithmische Dehnung,

Dehnungsinkremente sind

summierbar

Kein elastischer Bereich

Unterschied Fließkurve und Spannungs-Dehnungs-Diagramm


Einflussparameter auf Fließkurve

� Kaltumformung

Umformgrad Fließspannung kf

� Warmumformung

Temperatur ϑ Fließspannung kf

Umformgrad Fließspannung kf

kalt

Flie

ßsp

annung k

fin

MPa

warm

Umformgrad

constϕ =&

ϕ

ϕ

ϕ


Umformgrad - mehrachsig

Aus den Längenänderungen in X-, Y- und Z-Richtung ergebensich 3 Umformgrade:

1Y

1X

1Z

0Y

0X

0Z

Y

XZ

Der Umformgrad ist als der natürlicheLogarithmus aus dem Verhältnis der Länge zur Ausgangslänge definiert. 0LL

1

0

ln=X

X

Xϕ 1

0

ln=Y

Y

Yϕ

1

0

ln=Z

Z

Zϕ

Vorzeichen beachten:Dehnung: > 0Stauchung: < 0

ϕϕ


Volumenkonstanz

Volumenkonstanz:Werkstoff ist inkompressibel

0 1 0 0 0 1 1 1konstant= → → × × = × ×V V H L B H L B

1 1 1 1

0 0 0 0

1× ×= =× ×

V H L B

V H L B

0H

0B

0L0V

Ausgangsform

1H

1B

1L1V

Endform

FWerkstück

Stempel

Stauchvorgang


1 2 3 0+ + =ϕ ϕ ϕ 1 2 3 0+ + =& & &ϕ ϕ ϕsowie

1 1 1

0 0 0

ln ln ln 0+ + = + + =H L B

H L B

H L Bϕ ϕ ϕ

Bedingung aus der Volumenkonstanz:

0H

0B

0L

0V

1H

1B

1L

1V

Volumenkonstanz

1 0=V V

=& d

dt

ϕϕmit


Anwendung Zugversuch

Dehnung in Zugrichtung � Abnahme der QuerschnittsflächeWie wird wahre Querschnittsfläche A berechnet?

F

F

Querschnittsfläche

A0

A


� Fließort beschreibt einen mind. 2-achsigen Spannungszustand, der zu einer plastischen Deformation führt

� Wie erhält man Informationen über die anderen Spannungszustände?

� Experimente oder� Annahmen bzgl. Fließort

� Populäre Fließkriterien / Fließorte (für isotrope Werkstoffe) sind die Kriterien nach Tresca und von Mises

Mehrachsige Spannungszustände

In Realität meist mehrachsige SpannungszuständeBeispiel: Ebener Spannungszustand mit den

Normalspannungen σi und denSchubspannungen τij

Yσ

XσXYτ

YXτYσ

XσXYτ

YXτ

X

Y


Fließkriterium nach TRESCA

(Schubspannungshypothese)

Ebener Spannungszustand: σII = 0!

I III I

III I III

III I III I

III I I

I III III

I III I III

Bereich

I 0

II 0

III 0

IV 0

V 0

VI 0

f

f

f

f

f

f

k

k

k

k

k

k

σ σ σσ σ σσ σ σ σ

σ σ σσ σ σ

σ σ σ σ

> > => > => > = −

> > = −> > = −> > = −

Iσ

IIIσ

-kf

-kf

kf

plastisch

kf

σIII

IσI

IIσ

III

Iσ

IIIσ

III

Iσ

IVσ

III

Iσ

Vσ

III

Iσ

VIσ

III

Iσ

max 2= fk

τ


( ) ( ) ( )2 2 2

1 2 2 3 3 1

1

2 = − + − + − fk σ σ σ σ σ σ

Das Fließkriterium nach VON MISES via Hauptspannungskomponenten:

( ) ( ) ( ) ( ). .

2 2 2 2 2 216

2 = − + − + − + + +

144444444444424444444444443v M

f xx yy yy zz zz xx xy yz zxk

σ

σ σ σ σ σ σ τ τ τ

Fließkriterium nach VON MISES

(Gestaltänderungsenergiehypothese)

σ3

σ1

45°

Das Fließkriterium nach VON MISES via Spannungskomponenten:

σ2 = σII = 0 � ebener Spannungszustand

/0 = 1"� + 12

� − 1"12


Vergleich TRESCA & VON MISES

Maximale Abweichung zwischen beiden Kriterien: 15,5 %

TRESCA

/0 = 2 · �� = 2 · ��4

VON MISES

/0 =1

21�� − 144

�+ 144 − 155

�+ 155 − 1��

� + 6 ��4� + �45

� + �5��

σIII

σI

45°

Tresca

v. Mises

Angenommener Spannungszustand: τxy ≠ 0

/0 = 3 · ��4


σ1 in MPa

100

200

300

400

0 0.2

k fin

MP

a

V

0

-200 -100 0 100 200

0σ

0σ

0σ−

0σ−

300

400

0.4

-100

-200 -200

-100

0

100

200

σ 2in

MP

a

Umformgrad ϕ

Fließkurve

Zusammenhang Fließkurve - Fließortkurve

Fließortkurve

Isotrope Verfestigung

Anfangsfließortkurve

Folgefließortkurve


Autor, Jahr σ0 σ30 σ45 σ75 σ90 σb τ r0 r30 r45 r75 r90 rb

Hill-Typ

Hill 1948 x x x x

Hill 1979 x x x

Hill 1990 x x x x x x

Hill 1993 x x x x x

Chu 1995 x x x x x

Lin, Ding 1996 x x x x x x x

Hu 2005 x x x x x x x

Hosford-Typ

Hosford 1979 x x x

Barlat 1989 x x x x

Barlat 1991 x x x x

Karafillis, Boyce 1993 x x x x x x

Bron-Besson 2003 x x x x x x x

Barlat 1996 x x x x x x x

BBC 2000 x x x x x x x

Barlat 2003 (Yld2000) x x x x x x x x

BBC 2003 x x x x x x x x

Aretz-Barlat 2004 x x x x x x x x

Drucker-Typ

Cazacu-Barlat 2001 x x x x x x x x x x x

Cazacu-Barlat 2005 x x x x x x x x x x x

Übersicht „gängiger“ Fließkriterien


Unterteilungskriterien in der Umformtechnik

� Temperatur

Warm-, Halbwarm-, Kaltumformung

� Prozesstechnik

Massiv- und Blechumformung

� Spannungszustände

Zug, Druck, Schub und Kombinationen (siehe DIN 8580, DIN 8582)

Umformen DIN 8582Umformen DIN 8582

DruckumformenDruckumformen

ZugdruckumformenZugdruckumformen

ZugumformenZugumformen SchubumformenSchubumformen

BiegeumformenBiegeumformen


Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Zusammenhaltschaffen

Zusammenhaltbeibehalten

Zusammenhalt vermindern

Zusammenhalt vermehren

Formändern

6.Stoffeigenschaften ändern

5.Beschichten

1.Urformen

Eigenschaften

2.Umformen

3.Trennen

4.Fügen

Umlagernvon

Stoffteilchen

Aussondernvon

Stoffteilchen

Einbringenvon

Stoffteilchen


Einteilung der Umformverfahren in Untergruppen nach DIN 8582

Druckumformen Zugdruckumformen Zugumformen Biegeumformen Schubumformen

Wal

zen

Fre

iform

en

Ges

enkf

orm

en

Ein

drüc

ken

Dur

chdr

ücke

n

Dur

chzi

ehen

Tie

fzie

hen

Kra

genz

iehe

n

Drü

cken

Kni

ckba

uche

n

Läng

en

Wei

ten

Tie

fen

Bie

gen

mit

gera

dlin

iger

Wer

kzeu

gbew

egun

g

Ver

schi

eben

Ver

dreh

en

Bie

gen

mit

dreh

ende

rW

erkz

eugb

eweg

ung

Umformen


DIN 8582

Umformen

DIN 8593

Fügen

Fertigungsmöglichkeiten für einen Bolzen

Beispiele: Welche Fertigungsverfahren gibt es nach DIN 8580?

DIN 8588 – DIN 8592

Trennen

Anstauchen:Kleiner Ausgangs-querschnitt

Fließpressen:Großer Ausgangs-querschnitt(Werkstoff wird durch die Düse gedrückt)

Urformen

Fertigteil

+

Abfall


Spanende vs. umformende Fertigung

Spanvolumen

Großes Spanvolumen⇨ Werkstoffeffizienz ⇩

Beispiel: Daußen = 1,2 • Dinnen

⇨ 70 % Spanvolumen

(Quelle: Bargel)

Faserverlauf

gestoßen umgeformtFaserverlauf unterbrochen durch spanende Fertigung

Geringere Festigkeit

Einfluss auf Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit

Wirtschaftlich beikleinen Abmessungen

0

14

7

Be

zog

en

es

Sp

an

volu

me

n

in 1

06

Innendurchmesser Di in mm

0 2.000 4.000

mm

³m

m

123 kg

31 kg

80 g


Umformen – ZerspanenKostenvergleich

Werkstückgewicht minimale Anzahl der Werkstücke:

10 20

Ø10Ø20

Gedrehtes Werkstück

Werkstoff: 9 SMnPb 2 3

2010

Ø20 Ø10

Umgeformtes Werkstück

Werkstoff: Ma 8

<20 g 10.000 20 bis 500 g 5.000 500 g bis 10 kg 1.000 10 bis 50 kg 1.000

Beispiel Kaltumformung


Spanende vs. umformende Fertigung

(Quelle: nach K. Lange)

Normal erreichbar

Durch Sondermaßnahmen erreichbar

In Ausnahmefällen erreichbar

Sp

an

en

Um

form

en


Einteilung UmformverfahrenBlech- und Massivumformung

Umformende Fertigungsverfahren

Massivumformung Blechumformung

F1

F3

F2

F2

F1

F2

F1

� Halbzeugabmessungen in allen drei Raumrichtungen ähnlich

� Werkstofffluss in alle Richtungen

� I. Allg. drei-achsiger Spannungszustand

� Größere Umformkräfte als bei Blechumformung

� Deutlich älter als Blechumformung(z.B. Schmieden)

� Halbzeugabmessung in Dickenrichtung wesentlich geringer

� Werkstück ist Hohlkörper(annähernd konst. Wandstärke)

� I. Allg. zwei-achsiger Spannungszustand(Zug-Zug oder Zug-Druckspannung)


Einteilung UmformverfahrenTemperatur

Kaltumformung

� Raumtemperatur

� ohne zusätzliche

Erwärmung

Warmumformung

� Erhöhte Temperatur

� mit zusätzlicher

Erwärmung

Halbwarmumformung

� Erhöhte Temperatur

� Erwärmung?

UnterhalbRekristallisations-

temperatur

OberhalbRekristallisations-

temperatur

GrenzbereichRekristallisations-

temperatur

Nach DIN 8582 Nach DIN 8582


Einteilung UmformverfahrenTemperatur

� Kaltumformung

− Temperatur: ϑ < Rekristallisationstemperatur

− Keine Verzunderung der Oberfläche

− Erhöhung der Festigkeit und Verringerung der Dehnung durch Kaltverfestigung

� Warmumformung

− Temperatur: ϑ > Rekristallisationstemperatur

− Großes Umformvermögen der Werkstoffe, geringe Umformkräfte

− Keine Änderung der Festigkeit am umgeformten Werkstück

� Halb-Warmumformung

− Temperatur: Raumtemperatur < ϑ < Rekristallisationstemperatur

− Kein bzw. geringes Verzundern an der Oberfläche

− Geringere Umformkräfte als beim Kaltumformen

− Engere Maßtoleranzen als beim Warmumformen

� Dehnratenaspekt

9: =;9

;<muss so gewählt werden, dass Rekristallisation zeitlich stattfinden kann!

� Hohe Dehnraten ermöglichen ein Verschieben der Rekristallisation zu höheren Temperaturen!

Zahlenwerte

Stahl: ϑR ≈ 600 °C

Aluminium: ϑR ≈ 300 °C


Rekristallisationstemperatur

Erforderliche Temperatur, die eine Umwandlung aller Körner in 1 h zur Folge hat

Wärmezufuhr oder dissipierte Umformenergie reduziert Versetzungsdichte und kann Korngrenzen verändern� Rekristallisation verändert die Mikrostruktur

Tm = SchmelztemperaturZeit

Fließspannung

Umformbarkeit

Rekristallisation

primär sekundär

Einschub Rekristallisation 1


400 °C

Temperatureinfluss bei

definierter Zeit

(Aluminium, 30 min)

Temperaturführung während einer Wärmebehandlung

450 °C

640 °C

600 °C

550 °C

500 °C

Kornwachstum in Abhängigkeit der

Zeit

Zeit

Quelle: Dr. R. Henseler;

Prof. A. Brückner-Foit Zeit

Tem

pera

tur

1 2 3 4

1: Vorheizen tpr

2: Durchwärmen tth

3: Halten tho

4: Abkühlen tco

Einschub Rekristallisation 2


Literatur- und Internethinweise

Literaturhinweise

� Lange, K. (Hrsg.), Umformtechnik, Bd. 1-4, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1984, 1988, 1990, 1993

� Spur, G., Handbuch der Fertigungstechnik, Band 1-3,Karl-Hanser-Verlag, München, Wien, 1984

� Kopp, R., Einführung in die Umformtechnik, 2. Aufl., Verlag der Augustinus Buchhandlung, Aachen, 1999

Internethinweise

� Informationsportal Umformtechnik: www.umformen.de� Industrieverband Massivumformung e.v.: www.imu.wsm-net.de� Gesamtverband der Aluminiumindustrie: www.aluinfo.de� E-Learning zum Thema Aluminium: www.alumatter.info

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