Hybridschmieden – Monoprozessuales Umformen und Fügen von Blech- und Massiv-Elementen

Projekttitel Hybridschmieden – Monoprozessuales Umformen und Fügen von Blech- und Massiv-Elementen (Hybridschmieden 2)
Laufzeit 01.11.2015 – 31.10.2016
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Pressemitteilung

Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Weiterentwicklung der Grundlagen des Projekts Hybridschmieden, das das Schmieden einzelner Bauteile, das Umformen von Blechteilen und deren Verbindung in einen Prozessschritt realisiert. Dieses neuartige Verfahren sollte die Variationsmöglichkeiten beim Generieren von Bauteilen steigern. Somit können beispielsweise mechanisch gering belastete Bereiche eines Schmiedeteils durch Blech substituiert werden. Umgekehrt gilt, dass Bleche durch integrierte Schmiedeteile partiell verstärkt werden können.

Veröffentlichungen zum Projekt

Jedes Jahr werden etwa zwei Milliarden Bauteile durch Schmieden hergestellt. Wegen der erforderlichen hohen Temperaturen und hohen Umformkräfte werden viele Komponenten segmentweise hergestellt und später miteinander verbunden, z.B. durch Schweißen. Um Fertigungsschritte - und damit Kosten und Zeit - einzusparen, soll ein Fertigungsprozess entwickelt werden, bei dem Elemente aus verschiedenen Stählen gleichzeitig in einem Schmiedeprozess verformt und gefügt werden. Diese Elemente könnten sehr unterschiedliche Geometrien haben und somit die Herstellbarkeit komplexer Teile stark beeinflussen. Diese Kombination von Verformung und Verbindung wird als Hybridprozess bezeichnet.
In dieser Arbeit wird eine Untersuchung zum gleichzeitigen Schmieden und Fügen von massiven Massiv - und Blechelementen beschrieben. Ziel ist es, einen ersten Einfluss der unterschiedlichen Umformtemperaturen auf die resultierende Fügezone des Hybridprozesses zu charakterisieren. Zu diesem Zweck werden eine Reihe von Tests mit einer Presse durchgeführt. Um herauszufinden, ob eine Korrelation zwischen der Temperatur und der Qualität von Hybridschmiedeteilen besteht, werden die Proben mittels Zugversuchen und metallographischer Analyse analysiert. Diese Analysen zeigen den Einfluss der Umformtemperatur auf die Fügezone. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen kann die Fugenzone charakterisiert und bewertet werden. Das Hauptergebnis ist, dass bei höheren Umformtemperaturen die Bereiche der Materialbindung deutlich stärker sind als bei tiefen Temperaturen.
Die gewonnenen Erkenntnisse tragen zur Entwicklung des Fügens durch Hybridschmieden bei. Die Ergebnisse können genutzt werden, um die relevanten Herstellungsprozesse und Bauteileigenschaften von Hybridteilen weiter zu untersuchen.

Schmieden, Hybriedschmieden, Massivelement, Blechelement,

In diesem Artikel wird die Erforschung der Grundlagen des neuen Fertigungsverfahrens Hybridschmieden beschrieben, das Blech- und Massiv-Elemente gleichzeitig umformt und fügt. Mittels eines Demonstratorbauteils wird simulativ die Möglichkeit untersucht, mehrere unterschiedliche Fügeverbindungen an einem Bauteil herzustellen. Die Ergebnisse zeigen günstige Parametervariationen, welche in experimentellen Untersuchungen getestet werden sollen.

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In diesem Artikel wird die Erforschung der Grundlagen des neuen Fertigungsverfahrens Hybridschmieden beschrieben, das Blech- und Massiv-Elemente gleichzeitig umformt und fügt. Mittels dreier Modellversuche wird das stoff- und das formschlüssige Fügen durch Umformen des Massivelements untersucht. Während sich das nietähnliche, formschlüssige Fügen als günstig erwies konnte eine stoffschlüssige Verbindung nicht vollständig erreicht werden.

Hybrid, Schmieden, Blechumformung, Fügen, Stahl, Stoffschluss, Formschluss

In diesem Artikel wird die Erforschung der Grundlagen des neuen Fertigungsverfahrens Hybridschmieden beschrieben, mit dem Blech- und Massiv-Elemente gleichzeitig umgeformt und gefügt werden. Dabei wird zunächst auf die Klassifizierung von Hybridbauteilen nach Werkstoff bzw. Halbzeug eingegangen. Zudem werden die Vorteile von hybriden Bauteilen erläutert. In praktischen Versuchen an einfachen Versuchsgeometrien konnte ein zylindrisches Halbzeug mit einem Blech durch Schmieden formschlüssig gefügt werden. Eine stoffschlüssige Anbindung konnte nur teilweise erreicht werden.

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Förderer

Das Projekt mit dem Förderkennzeichen STO 1011/6-2 wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing.

Jan Langner

Abteilungsleiter Prozesstechnik