Während hauptsächlich Lösungen für integriertes Widerstandsschweißen bekannt sind, wurde im vorliegenden Forschungsprojekt eine prozesssichere Werkzeugtechnologie zur Funktionsintegration des Bolzenschweißens mit Spitzenzündung entwickelt. Diese Technik ist aufgrund hoher Fügegeschwindigkeit, geringer Energieeinbringung und hoher Prozesssicherheit besonders gut für die Integration in Blechumformwerkzeuge geeignet. In Dauerversuchen lassen sich mit Hilfe dieser neuen Technologie qualitativ hochwertige Bolzenschweißungen bei hoher Robustheit gegenüber Störeinflüssen erstellen.
Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati
Ein neues modulares Werkzeugkonzept ermöglicht die Integration von Blechumform- und Bolzenschweißprozess in einem Schritt. Ein zentrales Problem bei der Auslegung des neuen Prozesses sind die Prozessemissionen beim Schweißen, wie z. B. Spritzer. Eine neue Werkzeugtechnologie zum vollautomatisierten Bolzenschweißen in Blechumformwerkzeugen erhöht erstmals nicht nur die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Blechbauteilen. Im Fokus dieses Forschungsprojekts lag der Nachweis der Prozessrobustheit und der erreichbaren Hubanzahl. Vorab durchgeführte Schweißversuche im Schmiedegesenk offenbarten gute Fügeergebnisse und eine hohe Prozessstabilität. Die Schweißverbindungen wurden in Biegeversuchen getestet und bestätigten sehr gute Festigkeitswerte, die im Bereich der Festigkeit des Grundmaterials lagen. Durch eine Messung der Schweißspannung und –stromstärke, sowie der Bolzenverkippung, konnten Störgrößeneinflüsse verlässlich aufgedeckt werden. Die Schweißemissionen wurden effektiv begrenzt durch ein Absaugsystem im abgetrennten Schweißbereich, ohne dass die Fügequalität beeinträchtigt wurde.
Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati
Halbwarm geschmiedete Teile haben Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Warmschmiedeteilen: Engere Toleranzen, reduzierte Oberflächenrauheit, kein Zunder und eine reduzierte Randentkohlung. Jedoch ist das geometrische Spektrum der Halbwarmschmiedeteile durch hohe Fließspannungen beschränkt. Um diese geometrischen Begrenzung zu überwinden werden neue Walz- und Schmiedeverfahren in dem europäischen Forschungsprojekt "DeVaPro - Entwicklung einer variablen Halbwarm-Schmiede- Prozesskette" entwickelt. Im Mittelpunkt steht die Gestaltung einer halbwarmen Vorformoperation durch Querkeilwalzen, gefolgt von einer Zwischenerwärmung und einem halbwarmen Fertigformen in herkömmlichen Gesenken. Um eine Vorstellung von der Wirkung der niedrigeren Temperaturen auf die Prozessparameter, z. B. Kraft, Gesenkverschleiß und Mikrostruktur im Gegensatz zu Warmschmiedeverfahren zu erhalten, werden FE-Simulationen und experimentelle Tests mit einem Modell durchgeführt. In diesem Beitrag werden der neue halbwarme Querkeilwalzprozess vorgestellt und die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen z. B. die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur dargestellt.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
Halbwarm geschmiedete Bauteile zeichnen sich durch gute Oberflächeneigenschaften und hohe Maßhaltigkeit aus. Nachteilig ist der im Vergleich zur Warmumformung hohe Verschleiß der Umformwerkzeuge aufgrund einer höheren mechanischen Belastung. Diamond-Like Carbon Schichten (DLC-Schichten) sind antiadhäsiv und extrem hart (bis zu 3.500 HV) und eignen sich somit als Verschleißschutzschichten. Diese Eignung wird am IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH simulativ und experimentell untersucht. Hierzu wurde ein modularer Versuchsstand entwickelt, der die Erfassung relevanter Prozessparameter, z. B. der Werkzeugtemperatur, ermöglicht. Ziele des Projekts sind die Verschleißreduzierung und die Darstellung des Verschleißprozesses in Abhängigkeit der Prozessparameter.
DLC, Verschleißschutz, Warmumformung
Die Reklamationsbearbeitung in der Kunden-Zulieferer-Beziehung ist zeit- und kostenintensiv sowie häufig fehlerhaft. Am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) wird gemeinsam mit dem IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH ein Mess- und Bewertungssystem zur Verbesserung der Qualität und Senkung der Kosten in der Reklamationsbearbeitung unter Einbeziehung der 8D-Methode entwickelt.
Reklamationsbearbeitung, Bewertungsmethode, Kostensenkung, 8D-Bericht
Die Reklamationsbearbeitung unter Einbeziehung der 8D-Methode ist teilweise sehr zeit- und kostenintensiv sowie häufig fehleranfällig. Vor diesem Hintergrund wird in dem Beitrag ein automatisiertes Metriksystem zur Messung und Bewertung der Bearbeitungsqualität eines 8D-Berichts vorgestellt. Für die Ermittlung der Metriken werden zum einen Text Mining Algorithmen verwendet. Zum anderen kommen manuelle Bewertungen zum Einsatz, um die erforderliche Bandbreite an Bewertungen effizient und zuverlässig zu realisieren. Das Metriksystem wurde in einer Software implementiert und soll Unternehmen verschiedener Branchen in die Lage versetzen, den Aufwand für ein effektives Fehlermanagement deutlich zu reduzieren, Reaktionszeiten im Reklamationsfall zu verkürzen und von einer langfristigen Fehlervermeidung zu profitieren.
Qualitätsmanagement, Reklamationsmanagement, 8D-Bericht, Metrikssystem, Data Mining, Text Mining
Mit dem gratlosen Präzisionsschmieden kann Material gegenüber dem gratbehaftetem, konventionellen Schmiedeverfahren sowie der Prozessschritt des Abgratens eingespart werden. Des Weiteren können mit dem gratlosen Schmiedeverfahren Funktionsflächen ohne aufwendige Nacharbeit realisiert werden. Im diesem Paper wird die Auslegung der dreistufigen Stadienfolge zum gratlosen Präzisionsschmieden der Zweizylinderkurbelwelle mit Nebenformelementen als Ergebnis der Forschungsarbeit des IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH beschrieben. Die Stadienfolge wird mit einer zuvor entwickelten vierstufigen Stadienfolge verglichen. Vorteile sind nicht nur der eingesparte Schritt sondern auch die verringerte Kraft durch das angepasste Werkzeugkonzept. Des Weiteren ermöglicht der neue mehrdirektionale Umformschritt eine sehr gute Massenverteilung, als Voraussetzung für eine endkonturnahe Formgebung.
Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden, Kurbelwelle, gratlos Schmieden
Blechbauteile geringer Abmessung und hoher Stückzahl werden meist sehr wirtschaftlich im Folgeverbund gefertigt. Wenn diese Teile angeschweißte Fügeelemente erfordern, werden diese anschließend auf separaten Schweißstationen gefügt. Das Handling der vereinzelten Bauteile verursacht dabei relativ hohe Kosten. Eine Integration thermischer Fügeverfahren vereinfacht die Fertigung derartiger Bauteile wesentlich. Im Rahmen eines EFB-Forschungsprojektes wurde am IPH eine Schweißstufe bestehend aus Schweißkopf und Fügeteilezuführung zum werkzeugintegrierten Bolzenschweißen mit Spitzenzündung (Kontaktverfahren) entwickelt. Emissionen werden dabei mit Hilfe einer Absaugung bei geschlossenem Werkzeug aus dem eng abgeschirmten Schweißbereich entfernt. Das Werkzeug wird so vor Verschmutzung geschützt. Zur Sicherstellung der Schweißqualität werden die Prozessparameter Strom-, Spannungs- und Wegverlauf permanent überwacht. Untersuchungen der Schweißergebnisse aus Dauerversuchen u. a. mit eingebrachten Störgrößen zeigten eine hohe Prozesssicherheit und Tragfähigkeit der Verbindungen sowie eine stabile und gut reproduzierbare Prozessführung. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sich mit dem Bolzenschweißen ein thermischer Fügeprozess sicher in Blechumformwerkzeuge integrieren lässt und potentiell auftretende Störeffekte beherrschbar sind.
Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati
Der Artikel zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung des Abnutzungsverhaltens von Präzisionsschmiedewerkzeugen, die im Rahmen des Sonderforschungsbereiches (SFB) 489 "Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile" durchgeführt wurde. Das Abnutzungsverhalten von Präzisionsschmiedewerkzeugen wird dabei in Anlehnung an die Abnutzungskurve der DIN 31051 beschrieben. Im Rahmen der Untersuchungen wurden zwei messbare Abnutzungsarten festgestellt: Materialabtrag und Materialauftrag. Mit Hilfe der Abnutzungskurve ist die Festlegung einer Schadensgrenze möglich, die als maximale Werkzeugstandmenge bis zur Entstehung von Ausschussteilen interpretiert wird. Ein Ansatz zur Ermittlung einer wirtschaftlichen Losgröße für Schmiedeprozesse unter Berücksichtigung der maximalen Werkzeugstandmenge schließt die Entwicklungslücke einer integrierten Werkzeuginstandsetzungs- und Produktionsplanung.
Losgrößenbestimmung, Werkzeugstandmengen, Abnutzungsverhalten, Schmiedeindustrie
