Beschreibung
P 530 – Erweiterung eines Halbzeugprüfverfahrens für das Innenhochdruck-Umformen
Das Innenhochdruck-Umformen (IHU) wird als Fertigungsverfahren für hohlförmige Bauteile bei mittleren und großen Losgrößen eingesetzt. Als Halbzeuge kommen zumeist längsnahtgeschweißte Rohre zum Einsatz. Im IHU-Prozess wird das Halbzeug Rohr unter der Wirkung des Innendrucks eines flüssigen Mediums und der Schiebebewegung der Axialstempel in eine Werkzeuggravur eingeformt. Zu Beginn der Umformung hat das Rohr keinen Kontakt zur Gravur, die Umformung wird durch das Gleichgewicht der eingebrachten Kräfte mit der Reaktionskraft des Rohres bestimmt. Daher ist der IHU-Prozess besonders empfindlich gegenüber Änderungen der Halbzeugeigenschaften. Die nach den einschlägigen Normen zulässigen Rohreigenschaften decken die Anforderungen der IHU-Anwender nicht ab. Eine Prüfung der Blechwerkstoffe lässt nur unzureichende Aussagen über die Umformeigenschaften der Rohre zu, die in einem komplexen Herstellungsverfahren produziert werden, das vielfältigen Einflussfaktoren unterliegt. Aus diesem Grund ist bereits ein technologisches Prüfverfahren für Rohre entwickelt worden (Forschungsvorhaben P 355 „Entwicklung einer Prüfmethode
zur Ermittlung der Werkstoffeignung für das Innenhochdruck-Umformen“), das die beim IHU auftretenden Spannungen und Dehnungen abbildet. Das Verfahren wurde bereits in einen kommerziell verfügbaren Prüfstand umgesetzt. Ein breiter Einsatz zur Charakterisierung von Hohlprofilen findet derzeit noch nicht statt.
Daher wurde die Halbzeugprüfmethode in diesem Forschungsvorhaben im Hinblick auf eine Standardisierung untersucht. Eine standardisierte Rohrcharakterisierung ermöglicht den IHU-Anwendern, ihre Anforderungen an das Halbzeug zu konkretisieren. Die Halbzeughersteller sind in der Lage, die Eignung ihrer Produkte für das Innenhochdruck-Umformen nachzuweisen.
In dem Forschungsvorhaben wurden verschiedene Einflussfaktoren auf die Prüfmethode ermittelt. Prüfgeschwindigkeit ebenso Versuchsablaufsteuerung und die verwendete Sensorik haben Einfluss auf das Prüfergebnis. Der Einfluss der Halbzeugherstellung hinsichtlich der Umformbarkeit der Rohre im Innenhochdruck- Umformen wurde durch die Prüfung von Halbzeugen, die mit unterschiedlichen Verfahren eingeformt, längsnahtgeschweißt, wärmebehandelt und gegebenenfalls kalibriert worden waren, untersucht. Hierbei zeigte sich, dass möglichst homogene Halbzeugeigenschaften über den Umfang die Voraussetzung für eine gute Ausnutzung des Umformvermögens der zur Herstellung der Rohre eingesetzten Blechwerkstoffe ist. Von besonderer Bedeutung ist hierbei eine gleichmäßige Wanddicke.
Für die Messung des Wanddickenverlaufs über den Rohrumfang wurde daher eine hochauflösende Messvorrichtung entwickelt. Die erarbeiteten Vorschläge für eine standardisierte Halbzeugprüfung für das Innenhochdruck-
Umformen sichern eine Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse, die mit verschiedenen Prüfeinrichtungen gewonnen werden. Dies ermöglicht quantitativ definierbare Anforderungen an die Umformeigenschaften des Halbzeugs, die zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit und damit einhergehend zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des IHU genutzt werden können.
Autoren:
P. Groche, G. von Breitenbach, R. Steinheimer
Veröffentlichung:
2004
