ubc
Temperiertes Innenhochdruck-Umformen von Rohren aus Magnesium- und Aluminiumlegierungen
2008-11-25
[Electronic ed.]
prv
Universitätsbibliothek Chemnitz
Universitätsbibliothek Chemnitz, Chemnitz
Fakultät für Maschinenbau
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Zwickau
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max in Anhängigkeit von der Umformtemperatur ϑu, dem Werkstoff und der Wanddicke s0 im Temperaturbereich von 22°C bis 300°C an drei Versuchsgeometrien T-Stück, Zylinder und Quader bei Innendrücken bis 800 bar. Neben dem Einfluss der Prozessparameter, der Werkstoff- und Halbzeugeigenschaften und der Ausgangswanddicke wurde der signifikante Einfluss der Umformtemperatur und der Umformgeometrie auf die erreichbaren Umfangserweiterungen herausgearbeitet und systematisch dargestellt. Es wurden Umfangsdehnungen von bis zu 120 % (bei ϑu = 300°C) erzielt.
Die experimentelle Bestimmung der minimal auszuformenden Bauteilaußenradien erfolgte unter Anwendung der statistischen Versuchsplanung. Aus den Regressionsgleichungen wurde eine neue Berechnungsgleichung für den maximalen Innendruck pimax generiert. Durch die Verifikation dieser Gleichung konnte die hohe Genauigkeit bei der Vorausberechnung des erforderlichen Innendruckes bei einem vorgegebenen minimalen Bauteilaußenradius Rmin in Abhängigkeit von der Zugfestigkeit Rm als f (Umformtemperatur) und der Wanddicke s0 nachgewiesen werden. Die Auslegung der T-IHU-Werkzeug- und Anlagentechnik kann damit wesentlich genauer erfolgen.
Durch die Bauteilanalysen nach dem T-IHU-Prozess konnten die hohe Maß- und Formgenauigkeit und die hohe und gleichmäßigere Oberflächengüte nachgewiesen werden. Trotz der beginnenden dynamischen Rekristallisation lag bei allen Versuchswerkstoffen eine Erhöhung der Werkstofffestigkeit in der Umformzone vor.
Bei den Untersuchungen bzgl. des T-IHU des Realbauteiles „PKW-Querträger vorn“ konnten die Kenntnisse der Grundlagenuntersuchungen auf ein komplex geformtes Realteil übertragen und erweitert werden. Es zeigte sich, dass der Einsatz von T-IHU-Magnesiumbauteilen ein erhebliches Potenzial für weitere Gewichtsreduzierungen von Leichtbaukonstruktionen besitzt.]]>
max as a function of the forming temperature ϑu, the material and the wall thickness s0 in the temperature range 22°C to 300°C for three trial geometries (T‑piece, cylinder and cuboid) at internal pressures of up to 800 bar. In addition to studying the effect of process parameters, material properties, semi-finished product characteristics and initial wall thickness, the paper also presents the finding that forming temperature and forming geometry have a significant impact on achievable increases in perimeter. Perimeter expansions of up to 120 % were attained (at ϑu = 300°C).
Statistically designed experiments were used to determine the minimum component outside-radii to undergo the forming process. A new equation for calculating the maximum internal pressure pimax was generated from regression equations. By verifying this equation, it was possible to demonstrate the high level of accuracy in predicting the internal pressure required for a given minimum component outside-radius Rmin as a function of the tensile strength Rm as f(forming temperature) and of the wall thickness s0. This means that the temperature-supported hydroforming tool and system equipment can be designed far more accurately.
Component analyses after the temperature-supported hydroforming process demonstrated the high level of dimensional and geometrical accuracy and the high quality and more consistent surface finish. Despite the onset of dynamic re-crystallisation, the strength of the material was increased in the forming zone in all the materials tested.
The knowledge gained from researching the fundamental principles was applied to a real component with a complex shape in studies of temperature-supported hydroforming of the "front car cross-member", which provided further useful insights. It was found that the use of temperature-supported hydroforming magnesium components has considerable potential for further weight reduction in lightweight constructions.]]>
600
620
Aluminium
Magnesium
Halbwarmumformung
Kalibrierdruck
Prozessparameter
Temperiertes Innenhochdruck-Umformen (T-IHU)
Thermografiemessung
Umformgrenzen
aluminium
beheizte und gekühlte Werkzeuge
calibration pressure
forming limits
heated and cooled tools
magnesium
maximale Umfangsdehnung
maximum increase in perimeter
minimale Bauteilaußenradien
minimum component outside radii
process parameter
temperature-supported hydroforming
thermography measurement
warm forming
urn:nbn:de:bsz:ch1-200801741
Technische Universität Chemnitz
dgg
Technische Universität Chemnitz, Chemnitz
Michael
Seifert
Dipl.-Ing.
1965-05-28
aut
Reimund
Neugebauer
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c.
dgs
rev
Wolfgang
Voelkner
Prof. (i.R.) Dr.-Ing. habil.
dgs
rev
Taylan
Altan
Prof. Dr.-Ing.
rev
ger
2008-01-15
2008-06-06
born digital
Temperature-Supported Hydroforming of Magnesium and Aluminium Alloy Tubes
doctoral_thesis