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Mechanische technologie - Theoretische Grundlagen der spanlosen Umformung



I) Theoretische Grundlagen der spanlosen Umformung

II) Pulvermetallurgie

III) Schneiden mit Scheren



IV) Schnitte (Schnittwerkzeuge)

V) Stanzverfahren

VI) Biegen und Richten

VII) Kunststoffverarbeitung

1. Theoretische Grundlagen der spanlosen Umformung

1.1.      Einleitung der Umform-Verfahren

- Umformen durch unmittelbaren Druck (oder Zug):

            Stauchen, Walzen, Schmieden            (Strecken, Ziehen)

            Werkstoff fließt quer zur Druckrichtung

- Umformen durch mittelbaren Druck:

            Werkstück wird in eine Form gedrückt (gequetscht) und/oder wird durch eine Form gezogen

            (Durchziehen, Strangpressen, Fließpressen, diverse Stanzverfahren, Prägen)

- Druckumformung:

            Stauchen, Pressen, Walzen, Strang-, Fließpressen

- Zugumformung:

            Recken (reines Strecken von Material)

            Weiten

- Zug-Druck-Umformung:

            Durch-, Tiefziehen, Pressen (Drücken)

- Biegeumformung:

            Einbördeln   Druckumformen

                                    (+ etwas Biegeumf.)

- Schubumformung:

            Verdrehen

- Umformen ohne Wärmen (Kaltumformen):

            DIN 8580

- Umformen mit Wärmen (Warmumformen):

Grenze:

            Rekristallisationsgrenze

Rekristallisation:

            Gefügeneubildung im festen Zustand,

            die Atome bilden ein neues unverzerrtes Gitter

1.2.      Definition der Formänderung

Bei der Umformung wird die Schubfestigkeit der Kristallite überschritten => VERZERRUNG

Festigkeitssteigerung (vgl. s-e-Diagramm). Bei der Warmumformung gibt es keine Verzerrung,

da andauernd eine Rekristallisation stattfindet.                                             kugelige Graphiteinschlüsse

Grundsätzlich sind Metalle inkompressibel => V=konst.       (Ausnahme: Spherusguß)

 


a) absolute FA

            Dl=l1-l0             gemessen in mm

            Db=b1-b0

            Dh=h1-h0

b) gezogene FA

                               [1] [%]

            Verlängerung positiv

            Verkürzung negativ

c) FA-Verhältnis

           

d) Logarithmisches FA-Verhältnis

            ("Umformgrad")

           

           

                                                                                    x       y       z

                                                                                    1       2       3

                                    Summe der Umformgrade ist Null.

Umrechnung e ® j:

                              

Bsp:

Stauchen eines Quaders

                                

Bsp:

Stab wird in zwei Folgen gedehnt:

           

           

Bsp:

geschl. Walzkaliber

                                                                       

                                                           

                                                                       

1.3.      Formänderungs (FA) -Geschwindigkeit

                                                innere Ableitung      vw Geschwindigkeit der Arbeitsbahn des Werkzeugs

                                                                                                           

1.4.      FA - Festigkeit

      "Fließspannung"

ist jene resultierende Spannung, bei der ein Fließen beginnt

1-achsiger Spannungszustand:

                                                           

2-achsiger Spannungszustand:

                                                            späterer Fließbeginn wegen der Querverformung

3-achsiger Spannungszustand:

Beim mehrachsigen Versuch ist eine Kombination aller Spannungen für den Fließbeginn maßgebend

T Hypothese

Schubspannungshypothese:   

Gestaltänderungshypothese:  

Praktisch wird kf auch aus (Umform-) Versuchen gewonnen.

Bei der Kaltumformung hat die Umformgeschwindigkeit einen nur geringen Einfluß auf kf (unter 20%);

bei der Warmumformung großer Einfluß von(bis 100% oder mehr).

(Vergleiche Vorteil hydraulische Presse & Schmiedehammer)

                                                                                                            kf0 lt. Fließkurve

1.5.      FA - Kraft

steigt von der Kaltverformung von f0 auf fmax

            Fth = A1.kf  =

                                                                                                Fth theoretisch (ohne Reibungsverluste)

                                                                                                kf aus Fließkurve;

                                               

                                               

                                                                                                                                      

                                               

1.6.      FA - Arbeit

z.B.: Stauchen                                                

                                                            (Kraft x Weg)             momentane      momentane

                                                                                                Fläche              Höhe

                                                kf kf kf kf

                                                warm


                                                                        Wth= V kf j     [Nmm]


                                                               warm   mm³   N/mm²   [1]

                                                                        Wth=V kfm j

                                                               kalt

                                                                                                           

für V=1mm³:

                           bezogene FA-Arbeit (Umformarbeit für) 1mm³

                       

z.B.:                                                     Kurve

           

           

                       ® aus Tabelle ~500

            ®       

                       

            besser:

1.7.      FA-Wirkungsgrad hF & FA-Widerstand kw

Durch praktisch immer vorhandene Reibung insbesondere zwischen

Werkstück und den Arbeitsbahnen (Einfluß von Schmierung)

ist die tatsächliche Umformkraft geringer

® tatsächlicher Widerstand größer

Im Allgemeinen ist hF = 0,4..0,9 bei der Kaltumformung höher als bei der Warmumformung hF = 0,2..0,5


           

hF hängt aber auch von den geometrischen Umformbedingungen ab.

                                                            Walzen:              

1.8.      Umformleistung

1.9.      Umformkraft bei Verfahren mit indirekter (mittelbarer) Kraftwirkung

       gilt nur bei direkter Krafteinwirkung

beim Durchziehen, Fließ- und Strangpressen setzt man die äußere Arbeitskraft (Kraft x Weg),

dr inneren Formänderungsarbeit gleich ® F

a) Durchziehen

                                                                       

                                                                        wobei:

                                                                                   

                                                                                                            f (a, Schmierung)

                                                                                   

                                                                                   

                                                          

                                                                                                                                    *) nach der Kaltverfestigung

b) Strangpressen (warm)

                                                           

                                                               ;  

                                                                                                                        f(a) (Formgebung

                                                                                                                                    der Matrize)

                                                                                                            Schmierung mit Glasstaub

1.10.    Verhältnis beim Walzen

a) (Greif-), Einzugsbedingung

 

                                                                                               

                                                                                               

                                                                                               

                                                                                               

                                                                                               

                                                                                               

Wenn Bedingung erfüllt, kann Walzgut durch Reibung eingezogen werden.

b) Durchziehbedingung

                                                                                    Grenzfall:


                                                                                                                                                           

                                                                                                                                                           

                                                                                                                                                           

allg. Lagen der Fließscheide

zur Aufrechterhaltung des Walzens:

Fließscheiden begrenzen die Gebiete verschieden gerichteten Werkstoffflusses (auf der Arbeitsbahn).

Beim Walzen entsteht eine Rückstauzone (Rückstaugebiet) und eine Voreilzone.

Durch Anschieben oder Anziehen des Walzgutes kann die Durchzugsbedingung noch

überschritten werden.

                                                                                                            angetrieben

                                                                                                Steckel-Kaltwalz-Gerüst

c) FA, Arbeit, Leistung

                                                                                    Walzen ist praktisch ein permanentes Stauchen

                                                                                    zwischen balligen Flächen.

                                                                                    Die resultierende Stauchkraft F greift im

                                                                                    Schwerpunkt der Druckverteilung, im Abstand a, ein.

Vereinfachte Annahme: Gleichmäßige Druckverteilung im Walzspalt

                                                                                                                                    ld gedrückte Länge

                       

                                                            sehr klein T fällt weg

    ;          



            proj. Fläche!

                                                                        b Walzbreite

                                                                    mm mm mm  N/mm²

                                                A'

                                                              F

wobei:

                                                                             

            (kalt)                                                                (Fließkurve)

                                       

                                        Leistung des Motors

2. Pulvermetallurgie

2.1.      Prinzip der Anwendungsgebiete

Herstellung von Teilen aus metallischen Pulvern (bzw. Gemisch) durch Verpressen und anschließendem

Glühen unter dem Schmelzpunkt.

a) Metalle mit hohem Schmelzpunkt

            W (Wolfram), Mo (Molybdän), Ta (Tantal)

            Im flüssigen Zustand nicht möglich; da eine chemische Reaktion eintreten würde.

b) Herstellung bestimmter Metallegierungen

            (im flüssigem Zustand nicht löslich)

            Diese ermöglichen die Kombination bestimmter Eigenschaften.

                        W+Ag             W+Cu

            Werkzeugelektroden für die Funkenerosion

c) Legierungen mit sehr kleiner Korngröße

            (für kleine Baugrößen) z.B.: Magnetmotoren (Dauermagnete)

                        Fe, Ni, Co, Al

d) poröse Werkstoffe (-stücke)

            Sinterlager mit Notlaufeigenschaften, Feinfilter (für Flüssigkeiten und Gase),

            Flammensperren, Platten für diverse Akkus

e) wirtschaftliche Herstellung von kleinen Massenteilen

f) Metalle mit keramische Anteile

            für

                        - Glühwendeln (ThO2)

                        - Schweißelektronen

                        - Elektronenröhren (® bessere Zündeigenschaften)

g)

            - Hartmetalle

            - oxidkeramische Schneidstoffe (Al2O3)

            - Diamantsplitter

            - Heizleiter      SiC (Siliziumcarbit)

2.2.      Pulverherstellung

a) mechanische Herstellung

            mahlen

            Schlagmühlen, cool-stream

b) Granulieren von Schmelzen

            Schrotkugeln

            Eingießen oder Einspritzen in Klassen (grobe Teile)

c) Zerstäuben im Luftstrahl

            RZ-Verfahren

            Flüssiges Roheisen wird mittels Preßluft zerstäubt, die entspechenden Teilchen sind porös (hohl)

            und oberflächlich oxidiert.

            Nach dem Abschrecken wird das Pulver getrocknet und geglüht

            ® Frischwirkung; es entsteht ein Eisenteilchen (weiterhin porös)

                        10Fe3C + 3Fe3O4 ® 39Fe + 8CO + 2CO2

                             RE     Zunder   Glühen

d) Zerstäuben im Wasserstrahl

            NE-Metallpulver         Ni, Cu, Al, Messing

e) durch Kondensation von Metalloxidteilchen

            W, Mo (hochschmelzende Metalle)

            Erz wird feinst vermahlen ® erhitzt ® Metalloxiddampf wird niedergeschlagen

                                                reduziertes

                                                Glühen


                        WO3 ® WO2 ® WO ® W

f) elektrolytische Verfahren

            Ausscheidung von Metallpulvern in wässriger Lösung;

            (stark O-haltiges) Pulver muß dann reduziert werden.           WC

2.3.      Pressen von Pulver zum Pressling

Die Dichte des Presslings wird von der Druckaufbringung beeiflußt, sie soll möglichst gleichmäßig sein.

einseitige Pressung:                                                                 doppelseitige Pressung:

flache Werkstücke;                                                                 Praktisch realisiert durch nachgiebige

größte Dichte unter dem Preßstempel                                    Matrize, Preßdruck (nur) von oben.

Bei abgestuften Preßlingen muß in verschiedene Füllräume aufgeteilt werden

- das Einfüllen kann nur mit waagrechter Oberfläche (Einfüllung) erfolgen.

Es sind bewegliche Stempel erforderlich.

                                                         wobei:            

Füllhöhe Füllfaktor Werkstückhöhe

Bsp:

            Werkstück mit w=10 mm zu pressen; St-Pulver

               ;           100g Fe-Pulver haben V=35 cm³

           

           

           

(Misch-) Pulver mit unterschiedlicher Korngröße ergeben die optimale Dichte beim Pressen.

Beim Pressen werden die Teilchen elastisch und zum Teil plastisch verformt.

Es gibt innere Spannungen die erst beim Sintern (Glühen) abgebaut werden.

a) Ausstoßverfahren:

            Beim Preßhub gibt die abgefederte Matrize unter der Reibung nach; doppelseitige Pressung;

            Abgefederte Stempel geben bis zum Aufsitzen der Ausstoßplatte (13) nach.

            Nach Hochgang des Preßstempel wird das Werkstück durch Hochbewegung der Ausstoßplatte

            freigelegt. Eventuelle Ausschußgefahr durch Zurückfedern der Stempel oder der Matrize.

            (Maschinenaufwand: normale doppelseitige Presse)

                       

b) Abziehverfahren:

            Die Stempelplatte (5) bleibt am Niveau, beim Pressen gibt die Matrize (9) mit den Verbindungssäulen (10) und dem Abziehstempel (Platte) (6) gibt nach unten nach     (Wegdrosseln des Hydrauliköls der Presse), der bewegliche Stempel kommt zum Aufsitzten,

            anschließend wird zur Freilegung des Werkstückes die Matrize aktiv weiter abgezogen.

            Keine Ausschußgefahr, einfacher Werkzeugaufbau, zusätzliche Abzugfunktion.

            Vor dem Füllen des Werkzeugs wird mit einem Gleitmittel ausgestrichen.

            (Maschinenaufwand: hydraulische Presse mit abziehbarer Matrize)

                       

c) Schlauchpressen:

Zum Pressen von Halbzeugstangen von W, Mo die in der Folge nach dem Sintern, Walzen

und Schmieden weiterverarbeitet werden (z.B.: auch spanlos).

d) Pulverschmieden:

            (Sinterfoding, Sinterschmieden)

            Stahlrohling ® Schmiedetemperatur ® im geschlossenen Gesenk verformt.

            Beim Erwärmen ergibt sich schon der Sintervorgang, beim sofortig anschließenden

            Gesenkschmieden erfolgt eine weitere Verdichtung - keine Volumskonstanz

            (kleines kw als bei Stahl, höherer Umformgrad in einem Werkzeug (-gesenk) realisierbar,

            kaum Zunderbildung, der Preßling hat genaues Volumen, keinen Grad, hohe Oberflächengüte).

2.4.      Sintern

Beim Glühen unter dem Schmelzpunkt der Pulverteilchen ergibt sich eine Atomdiffusion, die

Poren (Hohlräume) werden weitgehend bis ganz abgebaut; Kornwachstum ® verfügbare

Festigkeit entsteht (bis zu 30% Dichtesteigerung bzw. Volumsverringerung).

                                                                                                            Zu lange Sinterzeit ergibt zu

                                                                                                            großes Kornwachstum

Bezüglich der Werkstoffeigenschaften (Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Dichte) gibt es eine optimale

Sintertemperatur. Zu hohe Temperatur ist nicht günstig (Vorwachstum der Poren).

Sintern mit flüssiger Phase:

Preßling ist aus einem Pulvergemisch, davon hat ein Anteil einen niedrigeren Schmelzpunkt

und wird beim Sintern flüssig ® Auffüllen der Poren,

"innere Verlötung" & Atomdiffusion zwischen den Körnern

                                                                        W + 10% Fe - Ni

                                                                        Hartmetall: 70-90% Karbide (WC, TiC), 10-30% Co

Beim Sintern tritt ein Verzug ein (bis 30%), beim gleichmäßig verdichteten Preßling

ist kein Verzug zu erwarten.

2.5.      Nachbehandlung von Sinterteilen

a) Kalibrieren:

            oberflächiges Nachpressen ® genaue Endmaße (Passung)

b) Infiltieren:

            Tränken vom porösen Sinterkörper mit Buntmetalle im Sinterofen.

c) Impregnieren:

            mit Öl, Kunstharz, Lack, ® selbstschmierende Lager, Notlaufeigenschaften

d) Galvanisieren:

            Erfordert eine gewisse Dicke, ansonsten muß man vorher mit Kunstharz impregnieren.

e) spanlose Weiterverformung:

            (bei hochschmelzenden Metallen)

            als Warmformgebung, auch beim Durchziehen vom Draht (Heizmanschette vor geheizter Düse)

            Es ergibt sich trotz Warmformgebung eine Festigkeitssteigerung ® zwischendurch

            Rekristallisations- (Weich-) Glühen erforderlich.

f) Einsatzhärten bei Eisensinterteilen

2.6.      Hartmetalle

W-Pulver wird mit C-Staub vermischt ® Mischpulver wird dann zu Blöcke gepreßt

® im Ofen geglüht (W + C = WC) ® der Block wird wieder vermahlen (WC-Pulver),

Zumischen von Co ® WC + Co pressen und anschließend im flüssigen Zustand sintern.

Strangpreßmatrizen, Ziehsteine, für Bohrerbestückung, diverse Düsen aller Art, Schneidplättchen,

Hammerbacken,

großes E-Modul:         ~ 700.000 N/mm²                                (Stahl: ~ 200.000 N/mm²)

3. Formänderung aufgrund der Teilbarkeit

3.1.      Verfahren untergeordneter Bedeutung

Spalten

            von geschichtetem Material: Holz, Stein,

            Brechen von Erz, Zerreißen nach Einkerben

Beißen und Schneiden

            a) drückender Schnitt

                                                                                                Stanzen, Messerschnitt

            b) ziehender Schnitt

                                                                                                Durch den Längsvorschub

                                                                                                wird der wirksame

                                                                                                Keilwinkel kleiner

3.2.      Abscheren

3.2.1.   Schneiden mit Scheren

3.2.1.1.            Prinzipielle Kräfte

Die Scherkraft F wirkt im Schnittpunkt der Schwerzone des Kaumoments F.A, bleibt bei zugeschärften

Schneiden gering, anfangs plastische Verformung der Oberfläche, eindringen, schräge Einrisse,

völliges Durchbrechen. Wegen Schrägeinrisse ist ein Scherspalt günstig.

3.2.1.2.            Hebelscheren

z.B.: Handblechschere

                                                                                                           

                                                                                                           


                                                                                                           

                                                                                                           

                                                                                                           

                                                                                                           

Bei gekrümmter Schere bleibt a kanstant, bei zunehmendem Schnitt bleibt a konstant (vgl. Tafelschere).

                                   

Für dicke Bleche die Hebelschere mit zweifacher Hebelübersetzung.

Merkmal: gekröpfter Scherenständer

Der gekröpfte Scherenständer ermöglicht, daß der vom oberen Scherblatt abgetrennte Blechteil

ohne Klemmen auslaufen kann; langer Schnitt durch mehrere Einzelschnitte ermöglicht.

Zum Abscheren von Profilen muß der Querschnitt allseitig umschlossen sein (gilt auch für

Parallelscheren), sonst totales Verquetschen.

                       

3.2.1.3.            Parallelscheren

Meist maschinell betätigt, das obere Scherblatt wird durch senkrecht geführten Schlitten hydraulisch

oder durch Exzenter des Schwungrades mechanisch bewegt.

® Kraftangriff wandert, sodaß die Führungen ungünstig beansprucht sind. Verhinderung des Kauens

durch Niederhalter. Dieser wird bei mechanisch betätigter Schere mittels Kurvenscheibe voreilend

aufgesetzt. Die Kurbelwelle wird für jeweils eine Umdrehung gekuppelt.

Vor Schnittbeginn liegt der Niederhalter auf.

Kaumoment   

Typen:

a) Durchschiebescheren

            werden oft händisch betätigt (mit Zahnstangenverschiebung) oder mit Schwungrad

                                        

                                    geg.

            Gekröpfter Ständer ermöglicht auch hier das Abfließen bei langen zusammengesetzten Schnitten.

            Ausführung oft als kombinierte Schere mit Lochstanze und Profilstahlschere.

b) Blechtafelschere

            Vor der Schere werden auf Höhenniveau des unteren Scherenblattes Rollen angebracht

            um die Blechtafel zu manöfrieren.

           

c) Aushauschere

            "Nibbeln"

Ein Schnittstempel arbeitet mit auch möglich großer Hubzahl 1000-2500 1/min gegen eine

Schnittplatte, das Blech wird nach jedem Hub weitergeschoben ® aufeinanderfolgende "Späne"

ergeben beliebige Durchbrüche in Blechtafeln. Hohe Lärmentwicklung, deshalb geführter Schnittstempel

nur bei einfachen Maschinen (Handvorschub des Bleches).

d) Kopiernibbelmaschine

            heute CNC gesteuerte Stanzzentren:

            Stempel sind flachgeschliffen; verschiedene Stempelformen und zugehörige Matrizen

            in Magazinen können gleichzeitig gewechselt werden.

            Es können auch einzelne Löcher geschnitten werden.

            Blechtafel wird am Rand mit Zangen festgehalten und wird mit Schrittmotoren

            schnell bewegt.

3.2.1.4.            Kreisscheren

rotierende kreisförmige Messer ermöglichen

D > (20 30)s

a) gerade Schnitte

                                                                                                                        | Scherebene !

b) Kreisschnitt

Die untere, doppelkegelstumpfförmige Scheibe (untere Scheibe) wird schräggestellt und auch um a

entgegen der Drehrichtung versetzt angeordnet.

Weiters wird der Mittelpunkt M der Blechronde senkrecht vor A angeordnet

® kein Verquetschen von Ronde und von Außenring

c) Kurvenschnitt

d) Kreisschere für Rundschnitte

           

3.3.      Lochen

            Abscheren von Zylinderflächen

a) dicke Bleche

Wegen der konischen Einrisse führt man einen Scherspalt aus ® geringer Kraftaufwand,

jedoch leicht konisches Loch mit rauher Oberfläche.

In Brücken- und Kesselbau meist dynamische Beanspruchungen; muß wegen der Dauerbruchgefahr aufgebohrt & gerieben werden.

b) dünne Bleche

            Durchschlag über Lochplatte oder Schraubstockbacken;

            Schnittwerkzeug bei hoher Stückzahl

3.4.      Schneiden mit Schnitte

Zum Ausschneiden von Teilen mit beliebigen Umrissen und Durchbrüchen von dünnem Blech

(unter 3..5 mm), mit Schnittstempel und Schnittplatte.

Für geringe Stückzahlen mit Laserschneidgeräte;

außen Begrenzungsschnitt, innen Lochschnitt

Bauteile der Schnitte:

            Schnittstempel, Schnittplatte, Einspannzapfen

Ermöglicht bereits das einfachste Schneiden eines Werkstücks;

Schlittenführung muß ziemlich spielfrei sein.

Alle weiteren Bauteile betreffen:

            Stempelführung, Vorschubbegrenzung des Blechstreifens

            Auswerfen oder Ausstoßen

            Vorschubmöglichkeiten

            (oft wird vom Blechstreifen weggearbeitet)

            Hand-, Maschinenvorschub (hubanhängig)

            Seitenschneidervorschub (meistverbreitet); Werkzeug heißt Folgeschnitt                 (BS 17)

                                                                                                                                                l = w + s1

Die Lage des Seitenschneiders ist prinzipiell egal.




3.4.1.   Bauteile

Oberteil:

            - Schnittstempel aus Wt - Stahl gehärtet

            - Einspannzapfen

            - Zapfenplatte

Stempelplatte mit eingebautem Stempel, gehärtete dünne Druckplatte bei dünnem Stempel

(plastische Verformung [Kriechen]).

Sehr kleiner Schnittspalt bei dünnen Blechen (bis zu Spielpassungen);

Durchbruch durch Erodierung oder Feilen; anschließend härten

3.4.2.   konstruktive Ausführung

            Die Güte der Führung beeinflußt stark die Lebensdauer.

a) Freischnitt

            Stempel, Schnittplatte (BS 19)

b) Plattenführungsschnitt

            spielfreie Schnittführung an der Maschine ermöglicht enge Passungen, Unfallsicher (BS 20)

c) Säulenführungsschnitt

            für große Werkstücke, gut zusätzlich

            (zum Werkzeug), genormte Führungsgestelle,

            Schnittstempel+Schnittplatte sind einzubauen.

            Ober- mit Unterteil sind durch 4 Säulen geführt.                  

            (BS 21)

d) Gesamtschnitt

            Schnittplatte und Schnittstempel sind

            wechselweise im Ober- und Unterteil.

            Gilt auch als Doppelfunktion.

            Schnittstempel für Umgrenzungsschnitt

            (BS 23)

e) Messerschnitt

            besteht nur aus Oberteil;

            Zum Ausschneiden von Teilen mit

            welchem Material (weiches Blech, Pappe,

            Karton [Puzzle], Dichtungen [Gummi])

            Unterteil:

                        Holzplatte, Hartpapier

            Schnittstempel:

                        - innen (Lochschnitt)

                        - außen konisch

            Pressenhub:

                        < 8 mm, wegen Unfallgefahr

                                    eingebauter Federauswerfer

            (BS 40)

f) Feinschnitt

            erfordert 3-fach hydraulische Presse. Das Blech wird auf seiner

            gesamten Oberfläche (Werkstückbereich) gespannt bzw. gepreßt;

            Ringzacke verhindern seitliches Abfließen (Ausweichen);

            nun erfolgt ein Verschieben der beiden übereinanderliegenden

            Paßstempel; der Blechquerschnitt wird verschoben;

            aus dem bestehenden 3-achsigen

            Druckspannungszustand T glatte Schnittfläche

            (BS 23)

g) Gummischnitt

            Werkzeug besteht aus geschliffener Schablone

            inkompressibel Gummipaket schert den Blechüberlauf

            ab (nicht zu schmal); Schablone ist rundumgeschliffen;

            sehr billiges Werkzeug für kleine Stückzahlen von

            weichen Blechwerkstücken (< 1,5 mm);

            u ist rundum erforderlich.

            (BS 38)

3.4.3.   Wirtschaftlichkeit bei Schnitten

I) Werkzeugwahl (Type)

            nach der Form des Werkzeugs

            Einzelwerkzeug mit kompliziertem Aufbau oder mehrere einfache Werkzeuge

            (erfordert entsprechend mehrere Pressen und erneutes Einlegen; danach fix und fertig)

            1-ster Durchgang, Massenteile gleich in einem Werkzeug

II) Werkstoffwahl für das Werkzeug

            Schnittkanten aus Werkzeugstahl gehärtet, übrige Bauteile können aus Baustahl oder

            Kunststoff (Holz) sein, auch aus Hartmetall = Schnittkanten (Gewichtsbelastung) Wahl der          Führung des Werkzeugs (zylindrisch) entsprechend der Lebensdauer bzw. der geplanten Stückzahl

III) Werkstoffausnutzung

            Blechstreifen soll möglichst gut ausgenutzt werden

            ® Anschnittverluste, Steg- und Randverluste

            z.B.:

               - Seitenschnitte möglichst am Beginn ausführen

               - Ausführung von Wendeschnitten

               - Trennschnitt von Außenkante weggehend

            Automatisierungsmöglichkeiten sind zu prüfen

                                                     hK=0 Material völlig Kerbunempfindlich bK=1

                                                                 hK=1 total Kerbempfindlich bK=aK

                                                                       

            (BS 92)

4. Stanzen

Enthält alle Biege-, Streckverfahren zur Massenfertigung kleiner Gebrauchsgegenstände oder

Maschinenteile. Aus dünnem Blech oder Kunststoff, aber auch große Karosserieteile und örtlicher

Vorgebung durch Fließen im gegebenen Werkstück.

Verformung allgemein über sF und kF durch Druck oder Schlag oder Zug.

4.1.      Biegestanzen

(Biegeumformen [BS 96])

                                                                                                                        äquidistante Formgebung

                                                                                                                        von Patrize & Matrize

Biegefließgrenze sbF

da vor jeder plastischen Verformung ein elastischer

Anteil entsteht ® zurückfedernd

Biegen mit Überdruck verringert das Zurückfedern.

Zuschnittslänge = Länge der Neutralfaser

nur bei engen Biegekanten ist ein Korrekturfaktor zu

berücksichtigen; mögliches Problem "Schlupf" (BS 100)

4.1.1.   Biegekraftbedarf

                                                                                                                       

                                                                                                                       

                                                                                                                            (b Werkstkbreite)

                                                                                                                        ® Fb

Biegekraft möglichst quer zur Walzrichtung

4.1.2.   Ausgeführte Werkzeuge laut Buch

(BS 106)

Biegen in der Folge; oft erforderliche abgefederte Biegestempel:

Die Vorspannkraft der Feder muß größer sein als die erste Biegephase. Für den Resthub muß der

Federweg ausreichen. Im Allgemeinen steht eine normale Exzenterpresse zur Verfügung, d.h. in einem

Hub muß alles fertig sein. Die Einstellung gegenüber dem unteren Todpunkt muß exakt vorgenommen

werden.

Federkraft:

                                   c Federkonstante     (groß steife Feder

                                                                                     klein weiche Feder, dünne Feder groß gewickelt)

4.2.      Formstanzen

BS 118

Für Vertiefungen in flachen Werkstücken; Versteifungsrippen

(z.B.: Schriftzüge im Blech, Nummerntafel)

Aufstellen von Blechrändern

Nachprofilieren von Tiefziehteilen für engere Kanten

4.3.      Rollstanzen

BS 111

reine Biegeumformung

zum Einrollen vorgebogener Blechränder (Scharniere, Versteifungen, )

Dieses Vorbiegen heißt 'Ankippen' mittels einfachen Biegestanzwerkzeug, sonst würde der Blechstreifen im Rollstanzwerkzeug ausknicken. Günstig ist das seitliche Spannen während des Einrollens. Die Rollnut kann im Ober- oder Unterteil oder auch zur Hälfte angeordnet sein.

Werkstücklänge entsprechend der neutralen Faser

4.4.      Bördelstanzen

BS 117

zum Einrollen der Ränder von runden Tiefziehteilen

eine sehr hohe Zug-Druck-Biegeumformung

Ein- und Ausbördeln unmittelbar hintereinander in einem Hub. Durch die Stabilität des runden Werkstücks keine Knickverfahren.

4.5.      Planierstanzen

BS 123

zum Ebnen bzw. Ausrichten von kleinen verbogenen Blechteilen

Nur durch geringe plastische Verformung an der Oberfläche zu erreichen.

4.6.      Gummistanzen

BS 119

Oberstempel ist ein inkompressibles verformbares Gummikissen.

Als Biege- oder Formstanzwerkzeug ausgeführt. Möglichst wenig Reibungsverschiebung.

4.7.      Prägestanzen

BS 121

Herstellung von Münzen, Medaillen, Plakette,

mit genauer Werkstoffmenge, mit Überschußgrat der abgeschert werden muß. Einpressen von Mustern oder Schriften in Werkstücke (insbesondere Blech). Es ist eine Kaltverformung im geschlossenen Gesenk; der Druck zwischen den beiden Prägestempeln wird hydraulisch oder als Schlag so hoch, daß die Oberfläche fließt, hier auch eine Volumskonstanz. Kaltverfestigung und weniger Verschleißgefahr

Kniehetzelpresse günstig

Der original Prägestempel wird graviert, über einen Negativ-Zwischenstempel werden dann die Gebrauchsprägestempel hergestellt; aus legiertem Werkzeugstahl gehärtet.

Bei Medaillen wird das stark vergrößerte Modell über eine Form in GG gegossen, dann wird über eine Reduzierfräsmaschine der verkleinerte Originalstempel hergestellt und anschließend wird der Gebrauchsstempel hergestellt.

5. Tiefziehen

BS 128

5.1.      Prinzip, Anwendung und Kräfte

Herstellung topfartiger Hohlkörper aus flachen Blechscheiben (Ronde, Platine);

mittels Ziehstempel, -ring und erforderlichen Niederhalter gegen die Faltenbildung;

extreme Zug-Druckumformung

Die Blechstärke bleibt im Mantelteil etwa konstant (Boden bleibt unverformt) ® Volumskonstanz

® die Oberfläche bleibt konstant: entsprechende Zuschnittermittlung

                                                           

                                                           

Besonders (bildsame) gut formbare Tiefziehbleche mit hohem dB

Das Blech wird gefettet (eingeölt). Ziehstempel und -ring sind mit einem Mindestradius

auszuführen (poliert).

                                                                                                               FN Niederhalterkraft

Erfahrungswert

~ 1 N/mm²

 < 1


                                                                                                           Zugfestigkeit des Blechs

            Umformung

f = f(m)            

mmin = 0,55 in einem Zug

m3 =

Ziehspalt = 1,1 1,3 .  s

5.2.      Werkzeugausbildung

BS 149

Grundsätzlich kann die Ausführung auch umgekehrt sein. Bei einem einfachen Tiefziehwerkzeug für eine einfachwirkende Presse muß der Niederhalter mittels Feder beweglich eingebaut sein.

Vorspannkraft FV = FN (.1,1)

Bei 2-fach wirkenden Tiefziehpressen ermöglicht sich eine getrennte Niederhalterbewegung durch die Maschine (Kurvensteuerung wie beim Niederhalter für Blechtafelscheren)

® einfache Werkzeugausbildung ohne Feder

5.3.      Sonderziehwerkzeuge

BS 152

kegelförmige Hülsen, Rückstoßzug für abschließende Verengung (Kantigmachung) der Bodenrundung

Stülpzug

für geringe Ziehhöhe gibt es auch Gummiwerkzeuge

Es gibt auch Tiefziehen mit Wirkmedien z.B.: Flüssigkeiten, Gasentladung

6. Abstreckziehen

BS 144

z.B.: als Verbundwerkzeug (vgl. Durchziehen von Rohren)

Ermöglicht höhere und dünnere Wände (Achtung: Rißgefahr)

Anwendung: z.B.: Töpfe, Geschirr

7. Verbundwerkzeuge

BS 167

7.1.      senkrechte Arbeitsfolge                                                                                            (BS 167)

Mehrere Arbeitsverfahren (Schnitt- und diverse Stanzverfahren insbesondere Tiefziehen) werden in einem Werkzeug kombiniert ® auch komplizierte Massenteile. Es gibt Werkzeuge mit senkrechter

Arbeitsfolge (z.B.: Schnitt und Stanze).

7.2.      waagrechte Arbeitsfolge                                                                                           (BS 170)

Bei waagrechter Arbeitsfolge können z.B.: 10 Arbeitsfolgen nebeneinander sein.

8. Streckziehen

BS 146

Für größere Ziehteile, Verkleidungen, Karosserieteilen bei kleinen Stückzahlen (<100). Die Blechtafel wird möglichst umseitig am Rand gespannt, ein konvex-geformter Stempel aus Wachs oder Holz wird hydraulisch zugestellt. Schmierung mit Federweiß. Geringere Umformgeschwindigkeit,

großer Randabfall.

Man erspart sich das teure Tiefziehen.

Wandstärke bleibt nicht immer konstant.

Zugumformung

9. Weiten

BS 156

Ein Zugumformen zum Vergrößern von Hohlkörpern.

a) Aufweiten

Vergleiche Arbeitsbeginn von Bördelstanzen

b) Ausbauchen

                                                                                                            reine Zugumformung

Ausbauchen in der Mitte eines Hohlkörpers mittels Dornen und Keilsegmenten oder nachgiebigen Gummistempel oder durch Energieentladung, aber auch durch Flüssigkeiten oder Gase.

Auch hier Einstauben zur Verringerung der Reibung.

Zur Herstellung von Drehkörpern aus dünnen Kreisscheiben mittels Drückfutter (Holz, Metall, Kunststoff) und Drückstahl (= alter Handwerksberuf 'Metalldrücker').

Auch zur weiteren Formgebung von Tiefziehteilen, mäßige Drehzahl (~300 m/min), Fettschmierung

Für geringere Stückzahlen bzw. wenn Tiefziehen sich nicht lohnt, eventuell Zwischenglühen

Bei dickeren Blechen verwendet man Drückrollen montiert auf dem Werkzeugschlitten, kopiergesteuert

früher für Blechgeschirr (insb. NE-Metalle, z.B.: Aluminium)

heute für Friedhofvasen und Lampenschirme

10. Abstreckdrücken

Es wird mit mächtiger Kraft gearbeitet, Wandstärke wird verschmälert.

Ist eine reine Druckumformung zur Wandstärkenverringerung von Tiefziehteilen (Elektrogeschirr, Bremstrommeln, Triebwerksdüsen)

sehr hohe Druckkraft

Bei zylindrischen Teilen auf zwei gegenüberliegenden Rollen aufgeteilt ® Druckfutter bleibt praktisch druckfrei

sehr kleiner Vorschub

Die exakt massivgelagerten Drückrollen sind gehärtet und poliert, man bekommt hohe Genauigkeit (Æ)

und eine hohe Oberflächengüte -1mm

11. Fließpressen

(Kaltspritzen)

insbesondere zum Herstellen von Tuben

Fließpressen gegen die Stempelbewegung                                         Fließpressen mit der Stempelbewegung

Herstellung von Tuben, Kapseln & Dosen; auch NE-Metalle oder aus weichem Stahl

Der Werkstoff wird als Zuschnitt eingelegt und kalt mit plötzlich aufgebrachten hohen Druck zum Fließen gebracht, durch die enge Kreisringöffnung zwischen Stempel und Matrize ausgequetscht.

Zur Begrenzung der Reibung, ist der Stempel leicht hinterarbeitet. Schmierung mit Graphit oder Talg.

reine Druckumformung

12. Strangpressen

vgl. Strangpressen ist eine Warmformgebung

Schmierung mittels Glasstaub

z.B.: Kabelummantelung

13. Kaltpressen von Metall

(= Gesenkformen ohne Anwärmen)

Zur Massenfertigung kleiner Teile (Schrauben, Muttern, Nägel, Kugeln, Rollen, Bolzen, ).

Umformen über sF mit relativ hohem Geschwindigkeitsschlag. Für alle zähe Werkstoffe geeignet,

weichgeglühte Stähle und NE-Metalle samt Legierungen.

Das Ausgangsmaterial ist ein möglichst glattes, blankes, porenfreies Material.

Verformung meist ohne Grat ® genaues Volumen vom Ausgangsmaterial

13.1.    Kaltstauchen

Abgeschnittene Draht-, Stangenstücke werden gestaucht.

    ®  sonst Knickgefahr oder Faltenbildung im Faserverlauf



Guter Faserverlauf, hohe Oberflächengüte und Genauigkeit.

Im Allgemeinen 2- oder mehrteiliges Gesenk.

                                                                                                Reduziermatrize

Bei mehreren Arbeitsstufen wird auch zwischengeglüht.

13.2.    Kaltpressen

                                                                                                                                   

                                                                                                                            ;   V = konst.

                                                                                                                       

                                                                                                                       

                                                                                                                       


                                                                                                            erforderlicher              2,3

                                                                                                            Draht Æ

Insbesondere für Außenformen (= äußere Formgebung)

14. Kalteinsenken

= für innere Formgebung

Ein gehärteter Stempel hoher Oberflächengüte wird unter ständig steigendem Druck mit geringer

Geschwindigkeit (0,1 - 10 mm/min) in das möglichst weichgeglühte Werkstück auf bestimmte

Tiefe eingepreßt.

Keine spanende Nacharbeit, hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte, nicht unterbrochener

Faserverlauf. Bei nicht zu großer verbleibender Wandstärke, kann die Verformung durch

seitliche/untere Aussparungen erleichtert werden. Das Werkstück wird meistens im allgemeinen

in der Matrize aufgenommen. Eine Einsenkanlage ist eine spezielle hydraulische Presse.

Bei Werkstoffen höherer Festigkeit kann die Verformung auch bei höherer Temperatur

(>150°C) erleichtert werden.

7. Kunststoffverarbeitung

7.1.      Einteilung der Kunststoffe                                                                                       (FKI BS 118)

Makromolekulare organische Verbindungen mit den Stoffen (C, H, Cl, N, O)

3 Herstellungsverfahren:

            - Polymerisation          ®        Thermoplaste

            - Polyaddition             ®        Elastoplaste

            - Polykondensation     ®        Duroplaste

Thermoplaste sind wiederholbar wärmebildsam.

Problem:  Rückstellbestreben (BS 125)

Das Rückstellbestreben ist bei der Ausnutzung der optimalen Umformtemperatur (größte Dehnung dB)

stärker. Abhilfe kann durch eine etwas höhere Temperatur geschafft werden. Je größer das E-Modul

ist, umso steifer ist das Material.

Duroplaste werden bei Erwärmung zuerst plastisch, dann tritt eine Molekülverletzung (= Härtung)

ein ® irreversibel

KOPIE : Verarbeitung der Thermoplaste

7.2.      Umformung von Thermoplaste

Thermoplaste sind wiederholbar wärmebildsam.

Sowohl die Verformung als auch die nachherige Abkühlung soll möglichst abgeschlossen sein,

sonst Wärmebruchgefahr.

7.2.1.   Kalandrieren

Zur Herstellung von Halbzeuge (Folien, Platten, ). Vorerst wird Thermoplastgranulat auf dem Mischkalander plastifiziert. Zwei beheizte Walzen, eine davon läuft schneller. Auf der schneller laufenden Walze bildet sich ein Fell und wird als 'Puppe' abgenommen (gut durchgeknetet).

Diese wird dann in den Kalandern zu Folien oder Platten ausgewalzt (durch verschieden beheizte Walzenanordnungen).

Es gibt auch Kalander zum Beschichten.

Prägekalander:

            Walzen sind profiliert

            z.B.: für gerillte Tischtücher

Reckkalander:

            nachfolgende Kaliber läuft mit höheren Geschwindigkeit ® höhere Festigkeit der Moleküle

7.2.2.   Spritzguß

Der Thermoplast wird als Granulat oder Pulver einem beheizten Schneckenzylinder zugeführt,

Schnecke läuft langsam um, im vorderen Bereich sammelt sich die plastische Masse, durch jeweils einmalige Kolbenverschiebung der Schnecke wird die zwei oder mehrteilig gekühlte Werkzeugform über die Düsenöffnung gefüllt. Ausbringen nach ausreichender Abkühlung des Werkstücks.

teures Werkzeug ® nur für große Stückzahl

7.2.3.   andere Gießverfahren

Herstellung von Folien durch Vergießen aus Schlitzdüsen, von Kunststofflösungen auf polierte Trommeln oder Bänder. Lösungsmittel verdampft, überbleibende Folie wird abgezogen.

Herstellung von Linsen, Prismen, Plexiglas,

Schleuderguß:

            für Rohrherstellung

Strangguß:

            eignet sich bei der Stahlerzeugung besser

Herstellung von GFK (glasfaserverstärkte Kunststoffe) siehe später

7.2.4.   Extrudieren

Herstellung von Rohren, Bänder, Platten, Folien, Profile, Vollstäbe, Kabelummantelung,

Die langsame Umdrehung der beheizten Schnecke preßt das plastifizierte Granulat durch die wassergekühlte entsprechend geformte Düse zum endlosen Halbzeug. Vor der Düse befindet sich eine Lochplatte als Stauplatte. Für Hohlkörper bzw. Flaschen wird der extrudierte Schlauch noch im warmen Zustand aufgeblasen und legt sich in eine zweiteilige Hohlform.

7.2.5.   Beschichten

von Bleche, Textilien, Papier,

® wasserfest, korrosionsbeständig, widerstandsfähig

7.2.5.1 Wirbelsintern                                                                                                             (BS 141)

Für metallische Werkstücke

Kunststoffpulver wird durch Preßluft Düsenboden) in Schwebe gehalten. Die Werkstückstemperatur liegt über der des Pulvers. Die Schichtdicke ist von der Zeit abhängig.

7.2.5.2 Flammspritzen

Das Kunststoffpulver wird in einem Brenner geschmolzen und mit Druckluft auf das Werkstück gespritzt.

7.2.5.3 Beschichten von Textil- und Papierbahnen

            - Streichmaschine/Rakel (Abb 514)

                        Schichtdicke entsprechend der Spalteneinstellung

            - mittels Breitschlitzdüse eines Extruders

            - mittels Kalanderwalzen

                        2. Teil beheizt

            - Impregnieren

                        für Textilien

                        Textilband läuft durch die Impregniermasse durch, ein Walzenpaar quetscht die

                        überflüssige Masse weg.

7.2.6.   Schweißen                                                                                                                              (BS 134)

praktisch ein Preßschweißer; Wärmezufuhr mittels Heißluft, Strahler, Reibung oder Ultraschall

oder durch elektischen Widerstand ® zäh, teigiger Zustand

Bei der Stumpfnat eine Natvorbereitung

Kunststoffdraht als Zusatzstoff

7.2.7.   Umformen von Halbzeugen

Zuerst Erwärmen der Platte bzw. Folie durch Luft, den Heizstrahler genügend hoch erwärmen

(Rückstellverfahren)

I) Abkanten, Biegen, Prägen, Stauchen, Tiefziehen, (wie bei metallischen Werkstoffen)

II) Streckziehen

Kunststoffplatte wird allseitig angespannt und behält nur dort die Wandstärke.

a) mit Stempel

            Der Stempel wird beheizt, die Wand wird unmittelbar beim Stempel vermindert.

b) Blasen ohne Negativwerkzeug

            Druck bzw. Geschwindigkeit der Luft bestimmt die Umformkraft.

c) Blasen mit Negativwerkzeug

            Herstellung von Flaschen aus extrudierten Schläuchen oder auch aus 2 erwärmten Folien (Platten).

d) Saugen mit Negativwerkzeug

            für größere Stücke, gut definierte Endform

7.3.      Spanabhebende Formgebung

insbesondere Sägen, Bohren, Drehen

Schnittwinkel, Schnittgeschwindigkeit (vs), Vorschub, Kühlung, werkstoffabhängig

gute Kühlung beim Bohren von tiefen Löchern (Wärmestau)

Drehen mit abgerundetem Stahl

gute Spanabfuhr ist entscheidend

7.4.      Verarbeitung der Duroplaste

Verwendet werden Kunstharze mit Füllstoffe und zusätzlich mit Härtemittel.

7.4.1.   Gießen

Metall-, Holz- oder Gipsform (2-teilig)

Die flüssige Masse wird ohne Druck vergossen, verwendet werden warm- oder kalthärtende Gießharze.

Aushärtung durch Wärmezufuhr oder Härterzugabe; die Form wird mit Trennmittel bestrichen.

Anwendungen:

            Blöcke, Stangen, Scheiben, Zahnspangen, Spulen, Schaumstoffe, Spielzeug,

7.4.2.   Formpressen

Ober- und Unterteil ist beheizt, der Preßstoff wird als Granulat, Pulver oder besser als vorgepreßte und erwärmte Tablette eingebracht. Der Kunststoff erwärmt sich in der Form und wird plastisch.

Der Preßdruck beträgt 300 - 1000 bar. Unter vollem Druck und weiterer Wärmezufuhr erfolgt nach einer

bestimmten Zeit die Härtung. Nach der vorgeschriebenen Härtezeit wird das Werkstück

ausgebracht (mit Ausstoßer), Silikon als Trennmittel.

2 Ausführungen:

            - Füllform

                        mit genau bestimmten Volumen

            - Abquetschform

                        Überschuß wird als Grat durch enge Spalten ausgetrieben und später abgetrennt,

                        keine konstanten Wandstärken, sehr teures Werkzeug, nur für große Stückzahlen.

                        Es können auch Metalle mit eingepreßt werden, die vorher eingelegt werden.

                        Innen- und Außenform haben eine leichte Neigung, Ausführung von konstanter

                        Wandstärke möglich. Wandstärken > 1mm möglich, zu dicke härten schlecht !!

7.4.3.   Spritzpressen

Die Form besteht aus dem Füllraum (vorgewärmte Tablette) mit Stempel und dem eigentlichen Formraum die durch die Einspritzdüse verbunden sind. 400 - 500 bar. Für kleinere komplizierter Massenteile, auch mit dickerer Wandstärke.

Form aus hochwertig legiertem Einsatzstahl oder Nitrierstahl hoher Oberflächengüte. Polierte, glatte Oberfläche für               (hochglänzende WS). Sehr geringe Aushärtezeiten, geringe Arbeitszeit pro Stück.

7.4.4.   Schichtpressen

Erzeugung von Hartpapier (Phenoplaste). Zellstoffpapier oder auch Gewebebahnen werden mit

Melaminharz (Aminoplaste) impregniert, in mehreren Schichten zwischen polierte Preßbleche gelegt

und mittels Heizplatten gepreßt ® Dekorplatten (oberste Papierbahn hat das Design)

Erzeugung von Hartpapierrohre durch Wickeln eines impregnierten Papierbandes über einen Dorn,

von außen drücken beheizte Walzen.

Fertighärten im Ofen, dann Abziehen.

KOPIE : Verarbeitung der Duroplaste

           Verarbeitung glasfaserverstärkter

                                Kunststoffe

7.5.      Verarbeitung glasfaserverstärkter Kunststoffe

Reines Gießharz (Polyester) hat eine begrenzte Festigkeit ® für geforderte Beanspruchung armiert

man mit gesponnenen Glasfasern (<1mm) als endlosen Faden oder gestückelt als Stapelfaser oder meist als Strang von bis zu 120 Fäden: Roving

Rovingfäden werden zum Gewebe oder zu Stücke als Kurzfaser oder zu diverse Matten geschnitten oder zu Werkstücke gewickelt. Die Glasfaser nimmt die Beanspruchung/Kraft auf, das Harz ist das Bindemittel (Zusammenhalt mittels Adhäsion), insbesondere Zugbeanspruchung (für Innendruckbehälter)

Bei größeren Wandstärken ergibt sich auch eine Formstabilität (Schiffskörper).

Die Harze werden mit Beschleunigerlösung versetzt; erst vor der Verarbeitung wird die Härterlösung beigesetzt. Härter und Beschleuniger dürfen NICHT ohne Harz in Berührung kommen

®  (starke Wärmereaktion).

Nach dem Mischen beginnt die Gelierzeit ® Verarbeitung

Danach erfolgt die Aushärtung durch Wärmeeinwirkung. Durch Wärmezufuhr kann die Aushärtezeit stark verkürzt werden (Wärmestrahler, heißes Wasserbad). Die Aushärtung erfolgt durch

Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation.

Kesselformel:

            Wandstärke von Behälter und Rohre

a) Längsschnitt:

                              Aproj

                                    

                                   'Kesselformel'

b) Querschnitt:

           

           

                                           

7.5.1.   Wickelverfahren

Zur Herstellung von Hohlkörper, wie Rohre, Behälter.

Hohe Festigkeit, geringes Gewicht, jedoch geringe Formstabilität ® Beschädigungsgefahr

Die Rovings werden mit Harz getränkt und auf einer Wickelanlage über eine Form gewickelt

(Kern/Dorn wird abgezogen), Harzanstrich und Aushärten.

Die Wickelteilung bzw. die Anzahl der Rovings pro mm/cm, kann der geforderten Festigkeit angepasst werden.

Def:

                        Wandstärke eines homogenen Behälters

            s = s . s           [N/mm]                                                            F zul. Zugkraft/Roving

                                                                                                            n Rovings/mm bzw. Rovings/cm

            N/mm²     mm

            s = n . F

Bsp:

            Fzul= 80 N/Roving

                                    pi = 8,5 barü

           

                        N/mm²       mm

           

            N/mm²   mm                N/Roving        [Kraft/Längenerstreckung des Kessels]

           

                     bar          mm

           

           

           

7.5.2.   Handauflegeverfahren

Zur Herstellung von großflächiger Teile.

Prototypen von Karosserien, Bootskörper (kleine Stückzahl). Auf die Auflegeform wird eine Trennmittelschicht gesprüht, dann wird eine Harzfeinschicht aufgestrichen, Glasfasermatten lagenweise aufgelegt, mit Harzpinsel eingetränkt und eine Deckschicht wird drübergestrichen.

Aushärten mittels Härterzusatz und meist ohne Wärmezufuhr, keine genaue Wandstärke.

Auf der Auflegeseite ist die Form glatt, ansonst rauh.

7.5.3.   Niederdruckverfahren

Auf die Lagen, Glasfasermatten und Harz, wird eine Dichtfolie aufgelegt, unterhalb wird die Luft abgesaugt oder mittels Luftdruck von oben. Dadurch werden beide Oberflächen glatter.

7.5.4.   Preßverfahren

geschlossene beheizte Preßform

Glasseidengewebe, eventuell schon in der Form des Werkstückes gewebt, wird eingelegt und wieder mit Gießharz übergossen (per Hand).

Dann schließen und pressen der Form; für große Stückzahl (>2000), Form sehr teuer.

7.5.5.   Schleuderverfahren

Zur Rohrherstellung (ähnlich wie beim Schleuderguß).

Zuerst wird von außen eine Harzschicht in die Form eingegossen, dann wird das Verstärkungsmaterial eingelegt und anschließend wird eine Innenharzschicht eingeschleudert.

7.5.6.   Faserspritzverfahren

Eine Spritzpistole mit Schneidwerk für Glasfaserstränge, Behälter für Harz und Härter, Mischung wird gemeinsam aufgesprüht, die Wandstärke ist variabel (nicht konstant zu halten).

für Auskleidungen, Dichtungen, Wärmedämmung,

7.5.7.   Profilziehverfahren

Für Voll- oder Hohlprofile beliebiger Länge, Durchziehen von Rohren.

Harzgetränkte Glasseidengewebe werden durch eine beheizte Ziehdüse gezogen ® Aushärten vom Profil

8. Spanlose Gewindefertigung

Grundidee:

            keinen unterbrochenen Faserverlauf, Kerbwirkung verhindern

8.1.      Allgemeine Merkmale

                                                                                                            d0 ~1,05×d2 Rohlingdurchmesser

                                                                                                            d Gewindenenndurchmesser

                                                                                                            d2 mittlerer Flankendurchmesser

                                                                                                            j mittlerer Steigungswinkel

                                                                                                            p Steigung

Das verdrängte Material des Gewindegrundes bildet die Spitzen.

VT:

            ungebrochener Faserverlauf, daher hohe Dauerbelastbarkeit (Dauerbruchgefahr ist geringer);

            sehr hohe Oberflächengüte, höhere Verschleißfestigkeit (durch die Kaltverformung /         Kaltverfestigung), kein Materialabfall

8.2.      Gewindewalzen mit Rundwerkzeuge

8.2.1.   Einstechverfahren

                                                                                                                                    L Gewindelänge

                                                                                                                                   

Der Rohling-Bolzen wird entsprechend der geplanten Gewindelänge eingelegt. Die verschiebbare Gewinderolle (meist hydraulisch) wird rasch (etwa 45° Drehung) auf die volle Gewindetiefe zugestellt, nach etwa 1,3-1,5 Werkstückumdrehungen ist der Vorgang fertig/beendet. Walzen sind aus gehärtetem legiertem Stahl., 60-100 U/min, Spitze über Lücke (= Anordnung der beiden Walzen)

NT:

            für jede Gewindegröße ist ein eigenes Walzenpaar notwendig (mit Steigung, Æ, Steigungswinkel,             Gewindeprofil), Walzen- und Werkstückachsen parallel

8.2.2.   Durchlaufverfahren

Zwei Gewindewalzen mit steigungslosen Gewinderillen werden zueinander um 2j schräggestellt, drehen sich in die selbe Richtung, Zustellung auf die volle Gewindetiefe das auf einer Auflage seitlich zugeführte Werkstück wird schraubenförmig durchgewalzt ® Gewinde (vergleiche Punktberührung der mittleren Zylinder D2, d2).

Verwendung für lange Gewindestangen von denen Werkstücke abgestochen werden. Mit einem Walzenpaar können mehrere Feingewindedurchmesser des selben Gewindeprofils durch Variation von j gerollt werden.

Gewinderollköpfe (3x120° versetzt, um j schräggestellten zustellbaren Gewinderollen) arbeiten ähnlich wie Gewindeschneidköpfe nur spanlos.

8.3.      Walzen und Flachbacken

Ein Backenpaar bestimmt nur 1 Gewinde. Einstellung so, daß bei Beginn des Vorganges die

Spitze über der Lücke steht.

8.4.      Gewinde-Furchn

= spanloses Gewindebohren










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