Schmieden gekrümmter Bauteile

Krumme Dinger mittels Freiformschmieden

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Eine weitere Verfahrensvariante, die im Rahmen der Untersuchungen entwickelt wurde, ist die Torsion von Bauteilen. Hierbei wird das Bauteil entlang seiner Längsachse während der Schmiedehübe kontinuierlich verdreht, sodass durch die Kombination mehrerer Umformschritte ein tordiertes Bauteil entsteht [5]. Potenzielle Anwendungsgebiete für dieses Verfahren sind zum Beispiel die Erzeugung von Vorformen für Turbinenschaufeln. Im Hinblick auf die Prozesskinematik wird bei diesem Verfahren die Zangendrehachse während des Schmiedehubs kontinuierlich um einen definierten Betrag verdreht.

Auch sehr homogene Torsionen mittels Freiformschmieden erzielbar

Bild 5 zeigt ein Bauteil aus Aluminium, welches inkrementell in 18 Hüben um insgesamt 370° tordiert wurde. Eine Auswertung der erreichten Bauteilgeometrie verdeutlicht, dass mit diesem Verfahren eine sehr homogene Torsion erreicht werden kann, da die durchschnittliche Abweichung zu einer ideal verteilten homogenen Torsion lediglich 3,7° beträgt.

Die hier dargestellten Untersuchungen zeigen, dass es durch die Überlagerung von Spannungen in der Umformzone während eines Schmiedehubs möglich ist, prozessintegriert die Herstellung komplexer Schmiedeteile zu ermöglichen. Durch die Umsetzung des neuen Verfahrensansatzes entsteht das Potenzial zur Erschließung neuer und flexibler Fertigungsketten für die Herstellung komplexer Bauteile in der Massivumformung. Neben der Umsetzung für das Freiformschmieden zur Fertigung gekrümmter Großbauteile bietet das Verfahren ebenfalls Potenzial für die Vorformherstellung beim Gesenkschmieden, da durch die Kombination der Verfahrensvarianten zum Beispiel eine Massenvorverteilung der Ausgangswerkstücke realisiert werden kann. Durch die Anwendung eines neuen Prozesskonzeptes kann so ein traditionelles Umformverfahren ohne signifikante Investitionskosten deutlich flexibilisiert werden.

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Literatur

  • [1] Dürr, Oliver (2007): Beitrag zur Qualitätsverbesserung beim Freiformschmieden von Langprodukten und gekrümmten Formteilen, RWTH Aachen, Institut für Bildsame Formgebung, Dissertation
  • [2] Ziegelmayer, Oliver, et al. (2004): Untersuchung zur Herstellung flächig gekrümmter Bauteile durch den Einsatz der Robotertechnik beim Freiformschmieden, in: Mat.-Wiss. u. Werkstofftech., Vol. 35, S. 447-453
  • [3] Wolfgarten, Martin; Rosenstock, Dirk; Freitag, Jan; Hirt, Gerhard (2015): Experimental and Numerical Investigation on Controlling the Material Flow in Open-die Forging through Superimposed Manipulator Displacements, in: Key Engineering Materials, Vols. 651-653, S. 272-277
  • [4] Wolfgarten, Martin; Hirt, Gerhard (2016): New method for the manufacturing of curved workpieces by open-die forging, in: CIRP Annals Manufacturing Technology 65, Vol. 1, S. 285-288
  • [5] Wolfgarten, Martin; Rosenstock, Dirk; Hirt, Gerhard (2016): Freiformschmieden gekrümmter Bauteile durch überlagerte Manipulatorbewegungen, in: Aachener Stahlkolloquium: Ideen Form geben (Kongressband), S. 133-142

* Martin Wolfgarten und Paul Hibbe sind wissenschaftliche Mitarbeiter, Prof. Gerhard Hirt ist Lehrstuhlinhaber am Institut für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen in 52056 Aachen

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