Fundamental investigations on the production of functional components from coil
Third party funded individual grant
Start date : 01.01.2022
End date : 31.12.2023
Project details
Short description
The application of bulk forming processes to sheet metal, also known as sheet-bulk metal forming, extends the existing forming limits of established sheet and bulk forming processes. This enables the resource-efficient production of functionally integrated lightweight components. In previous research, sheet-bulk metal forming of pre-cut blanks was investigated. By using coil as semi-finished products, the advantages of manufacturing from coil in terms of simplified component handling and as a result higher output quantity are combined with the advantages of sheet-bulk metal forming in terms of extended forming limits.
The usage of coils, however, results in an anisotropic material flow and consequently an unequal shape of the formed components. This worsens the component application behavior and is especially a challenge for cyclically symmetrical parts. In addition asymmetrical tool loads, critical for fatigue, occur. Considering this, the objective is to elaborate a process understanding for extrusion of gears from coil. It should be investigated how the anisotropic material flow affects the forming of the individual functional elements of cyclically symmetrical components and the tool loads.
In order to increase the application potential of extrusion of gears from coil, another objective is to provide measures to reduce the anisotropic material flow and to improve the geometrical accuracy of formed parts. For this purpose, different approaches for material flow control, such as adjusting the coil width, feed width, tool geometry and local adaptation of friction should be analyzed for cyclically symmetrical parts. In addition to the effectiveness, the wear-behavior of the measures has to be investigated in tool life tests.Scientific Abstract
Durch die Anwendung von Massivumformverfahren auf flächige Halbzeuge, auch Blechmassivumformung genannt, werden die bestehenden Formgebungsgrenzen etablierter Verfahren der Blech- und Massivumformung erweitert. Dies ermöglicht die ressourcenschonende Fertigung funktionsintegrierter Leichtbauteile. In bisherigen Untersuchungen wurde die Blechmassivumformung von vorbeschnittenen Ronden erforscht. Durch den Einsatz bandförmiger Halbzeuge werden die Vorteile der Fertigung vom Coil hinsichtlich vereinfachten Bauteilhandlings und höherer Ausbringungsmenge mit den Vorteilen der Blechmassivumformung bezüglich erweiterter Formgebungsgrenzen kombiniert.
Aus
dem Einsatz von Coil resultiert allerdings ein anisotroper Stofffluss und
folglich eine ungleichmäßige Bauteilausformung. Diese verschlechtert das
Bauteileinsatzverhalten und stellt insbesondere für zyklisch-symmetrische
Bauteile eine Herausforderung dar. Zudem wirken asymmetrische,
ermüdungskritische Werkzeugbeanspruchungen. Vor diesem Hintergrund ist es das
Ziel, ein grundlegendes Prozessverständnis für das Fließpressen von
Verzahnungen vom Coil zu erarbeiten. Es zu erforschen, wie sich der anisotrope
Materialfluss auf die Ausformung der einzelnen Funktionselemente
zyklisch-symmetrischer Bauteile sowie die Beanspruchung der Werkzeuge auswirkt.
Um das Anwendungspotential des Fließpressens von Verzahnungen vom Band zu erhöhen, ist ein weiteres Ziel, Maßnahmen zur Verringerung des anisotropen Stoffflusses als bandspezifische Herausforderung und zur Verbesserung der Bauteilmaßhaltigkeit bereitzustellen. Hierzu sind die Wirkmechanismen verschiedener Ansätze zur Materialflusssteuerung wie zum Beispiel das Anpassen der Bandbreite, der Vorschubweite, der Werkzeuggeometrie und der lokalen Reibungsadaption bei zyklisch symmetrischen Bauteilen zu analysieren. Neben der Wirksamkeit ist auch das Einsatzverhalten verschleißkritischer Maßnahmen in Standmengenversuchen zu erforschen.
