Umformtechnik: Handbuch Für Industrie Und Wissenschaft

ISBN-13: 9783540436867 / Niemiecki / Miękka / 2002 / 535 str.

Kurt Lange

Opis

Die vorliegende Studienausgabe basiert auf der 2. Auflage des seit Jahren als Standardwerk anerkannten Handbuchs Umformtechnik. Sie fuhrt in grundlegende Verfahrensbegriffe sowie die Behandlung von Problemen der Umformtechnik und die metallkundlichen, plastizitatstheoretischen und tribologischen Grundlagen ein. Den Fliekurven und ihrer Aufnahme ist ein eigenes Kapitel gewidmet, vertieft durch einen Abschnitt uber Flieortkurven. Weitere Kapitel behandeln die Ermittlung von Verfahrenswerten durch Messen, die Grundlagen der Werkzeugmaschinen zum Umformen sowie die Arbeitsgenauigkeit. Besonders hervorzuheben sind die leicht fassliche Einfuhrung zum Stoff einerseits und die ausreichende Informationen zur selbstandigen Losung nicht zu spezieller Probleme andererseits. Das umfassende Literaturverzeichnis am Schluss eines jeden Kapitels erleichtert die Einarbeitung in Spezialgebiete.

Spis treści

0 Allgemeine Begriffe, Formelzeichen und Einheiten in der Uniform technik.- 1 Einführung.- 1.0 Begriffe, Allgemeines.- 1.1 Technisch-wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik.- 1.2 Übersicht über die Verfahren der Umformtechnik.- 1.3 Massivumformung — Blechumformung.- 1.4 Systematische Betrachtung von Umformvorgängen.- Literatur zu Kapitel 1.- 2 Metallkundliche Grundlagen.- 2.0 Einleitung.- 2.1 Kristallstruktur und Gefüge der Metalle.- 2.2 Elastische und plastische Formänderungen an Einkristallen bzw. Idealkristallen.- 2.2.1 Elastische Formänderungen.- 2.2.2 Plastische Formänderungen.- 2.2.2.1 Gleitung.- 2.2.2.2 Zwillingsbildung.- 2.2.3 Theoretische Schubfestigkeit.- 2.3 Gitterfehler.- 2.3.1 Arten von Gitterfehlern.- 2.3.2 Versetzungen.- 2.3.2.1 Arten von Versetzungen.- 2.3.2.2 Burgers-Umlauf, Burgers-Vektor.- 2.3.2.3 Teilversetzung, Stapelfehler.- 2.3.3 Andere Gitterfehler.- 2.3.3.1 Nulldimensionale Gitterfehler.- 2.3.3.2 Zweidimensionale Gitterfehler.- 2.4 Versetzungen und Werkstoffeigenschaften.- 2.4.1 Plastische Formänderungen durch Versetzungsbewegung.- 2.4.2 Erzeugung von Versetzungen, Versetzungsquellen.- 2.4.2.1 Frank-Read-Quelle.- 2.4.3 Quergleitung von Schraubenversetzungen.- 2.4.4 Klettern von Stufenversetzungen.- 2.4.5 Verfestigung.- 2.4.5.1 Ursachen der Verfestigung.- 2.5 Wechselwirkung von Versetzungen mit Fremdatomen und Teilchen.- 2.5.1 Mischkristallbildung.- 2.5.2 Obere und untere Streckgrenze, Reckalterung, Blaubrüchigkeit.- 2.5.3 Aushärtung, Dispersionshärtung.- 2.5.4 Martensitbildung, Stahlhärtung.- 2.6 Thermische aktivierte Vorgange.- 2.6.1 Übersicht.- 2.6.2 Kristallerholung.- 2.6.3 Rekristallisation und Kornvergrößerung.- 2.6.3.1 Primäre Rekristallisation.- 2.6.3.2 Sekundäre Rekristallisation, Kornvergrößerung.- 2.6.4 Statische und dynamische Gefügeänderungen bei der Warmumformung.- 2.6.4.1 Einleitung.- 2.6.4.2 Dynamische Erholung.- 2.6.4.3 Dynamische Rekristallisation.- 2.7 Anisotropie.- 2.7.1 Kristallanisotropie und Gefägeanisotropie.- 2.7.2 Elastische und plastische Anisotropie.- 2.8 Bruchvorgänge bei Metallen.- 2.8.1 Bedeutung der Bruchvorgänge.- 2.8.2 Der spröde Bruch.- 2.8.2.1 Theoretische Festigkeit.- 2.8.2.2 Theorie von Griffith.- 2.8.2.3 Rißbildung.- 2.8.2.4 Korngrenzeneinfluß.- 2.8.2.5 Einfluß des Spannungszustands.- 2.8.3 Der duktile Bruch.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Fließkurven, Fließortkurven und Formänderungsvermögen.- 3.0 Einleitung.- 3.1 Definition der Fließkurve.- 3.2 Fließkurven von Einkristallen.- 3.3 Fließkurven vielkristalliner Metalle.- 3.3.1 Korngrenzeneinfluß.- 3.3.2 Fließkurven bei Raumtemperatur.- 3.3.3 Einfluß von Temperatur und Umformgeschwindigkeit.- 3.4 Aufnahme von Fließkurven.- 3.4.1 Zugversuch.- 3.4.1.1 Zugversuch nach DIN 50 145.- 3.4.1.2 Verfahren nach Siebel und Schwaigerer.- 3.4.1.3 Zugversuch nach Reihle.- 3.4.2 Stauchversuch.- 3.4.2.1 Grundbegriffe.- 3.4.2.2 Einfluß der Reibung.- 3.4.2.3 Kontinuierlicher und diskontinuierlicher Stauchversuch.- 3.4.2.4 Zylinderstauchversuch nach Rastegaev.- 3.4.2.5 Einfluß der Umformgeschwindigkeit und der Temperatur.- 3.4.2.6 Flachstauchversuch.- 3.4.3 Verdrehversuch.- 3.4.3.1 Grundbegriffe.- 3.4.3.2 Berechnung der Fließkurve aus den Meßdaten.- 3.4.3.3 Auswirkung des Fließkriteriums.- 3.4.3.4 Das Hauptergebnis des Torsionsversuchs.- 3.4.3.5 Erzielen extrem hoher Umformgeschwindigkeiten.- 3.4.3.6 Berücksichtigung der Kerbwirkung.- 3.4.3.7 Abwandlungen des Torsionsversuchs.- 3.4.3.8 Fehler beim Torsionsversuch.- 3.4.4 Ermittlung der Fließkurven von Blechwerkstoffen.- 3.4.4.1 Flachzugversuch.- 3.4.4.2 Flachstauchversuch.- 3.4.4.3 Hydraulischer Tiefungsversuch.- 3.5 Vergleich der Verfahren.- 3.6 Fließkurven wichtiger Werkstoffe.- 3.6.1 Kaltfließkurven.- 3.6.2 Warmfließkurven.- 3.6.3 Vorhersage der Fließkurven von Einsatz- und Vergütungsstählen aus der chemischen Analyse und dem Gefügezustand.- 3.7 Fließkurven und Fließortkurven.- 3.7.1 Aufnahme von Fließortkurven.- 3.7.1.1 Definierte Spannungszustände.- 3.7.1.2 Ebener Formänderungsversuch.- 3.7.1.3 Texturanalyse.- 3.7.1.4 Knoop-Härtemessung.- 3.7.2 Vergleich der Verfahren.- 3.8 Formänderungsvermögen und Grenzformänderung.- 3.8.1 Formänderungsvermögen.- 3.8.2 Der Begriff „Zähigkeit“ oder „Duktilität“.- 3.8.3 Grenzformänderung.- Literatur zu Kapitel 3.- 4 Plastizitätstheoretische Grundlagen.- 4.0 Einleitung.- 4.1 Grundlagen der elementaren Plastizitätstheorie.- 4.1.1 Plastizität, Fließgrenze, Verfestigung.- 4.1.2 Bewegungszustand.- 4.1.3 Formänderungen und Formänderungsgeschwindigkeiten.- 4.1.3.1 Dehnungen.- 4.1.3.2 Schiebungen.- 4.1.4 Homogene Umformung, Umformgrad.- 4.1.5 Fließbedingung und Stoffgesetz.- 4.1.6 Formänderungsvermögen.- 4.1.7 Umformleistung und Umformarbeit.- 4.1.8 Vergleichsumformgrad und Vergleichsumformgeschwindigkeit.- 4.1.9 Lösungsverfahren der elementaren Plastizitätstheorie.- 4.1.9.1 Streifentheorie.- 4.1.9.2 Axialsymmetrische Umformung.- 4.1.9.3 Beispiele.- 4.2 Grundlagen und Anwendungen der v. Misesschen Plastizitätstheorie.- 4.2.1 Werkstoffmodelle.- 4.2.2 Spannungszustand und Spannungsverteilung.- 4.2.2.1 Spannungsverteilung und Gleichgewichtsbedingungen.- 4.2.2.2 Transformation des Spannungszustands, Spannungstensor.- 4.2.2.3 Hauptachsen und Invarianten.- 4.2.2.4 Deviator des Spannungszustands und Fließbedingung.- 4.2.3 Bewegungszustand.- 4.2.3.1 Kontinuitätsgleichung.- 4.2.3.2 Formänderungsgeschwindigkeiten.- 4.2.4 Stoffgesetz.- 4.2.5 Sonderfälle des Spannungs- und Formänderungszustands.- 4.2.5.1 Ebener Formänderungszustand.- 4.2.5.2 Vorgange mit axialer Symmetrie.- 4.2.6 Abgekürzte Schreibweise für kartesische Tensoren.- 4.2.7 Umformleistung.- 4.2.8 Zusammenhang zwischen Fließbedingung und Stoffgesetz; Druckersches Postulat.- 4.2.9 Extremalprinzipien der v. Misesschen Theorie.- 4.3 Lösungsverfahren.- 4.3.1 Strenge Lösungen.- 4.3.2 Gleitlinientheorie.- 4.3.3 Schrankenverfahren.- 4.3.4 Fehlerabgleichmethoden.- 4.3.5 Auswertung von im Versuch ermittelten Geschwindigkeitsfeldern („Visioplasticity“).- 4.3.6 Finite-Elemente-Methode (FEM).- 4.3.6.1 Elastisches Werkstoffmodell.- 4.3.6.2 Elastisch-plastisches Werkstoffmodell.- 4.3.6.3 Starrplastisches Werkstoffmodell.- Literatur zu Kapitel 4.- 5 Tribologische Grundlagen; Oberflächenwandlung.- 5.0 Einleitung.- 5.1 Reibung.- 5.1.1 Reibung bei plastischen Formänderungen.- 5.1.2 Folgen der Reibung.- 5.1.3 Reibpartner, Oberflächeneinfluß.- 5.1.4 Mathematische Beschreibung der Reibung.- 5.1.5 Einflußgrößen der Reibung.- 5.2 Schmierung, Oberflächenbehandlung.- 5.2.1 Aufgaben der Schmierung.- 5.2.2 Schmierungszustände.- 5.2.2.1 Festkörperreibung.- 5.2.2.2 Grenzschmierung.- 5.2.2.3 Mischschmierung.- 5.2.2.4 Hydrodynamische Schmierung, Flüssigkeitsschmierung.- 5.2.3 Trenn- und Schmierstoffträgerschichten.- 5.2.3.1 Grundlagen des Zinkphosphatierens.- 5.2.3.2 Oxalieren.- 5.2.4 Schmierstoffe.- 5.2.4.1 Öle und Fette.- 5.2.4.2 Wäßrige Suspensionen.- 5.2.4.3 Seifenschmierstoffe.- 5.2.4.4 Festschmierstoffe.- 5.2.5 Anwendung der Schmierstoffe.- 5.2.6 Schmierstoffprüfung.- 5.2.6.1 Reibungsuntersuchungen in Modellversuchen.- 5.2.6.2 Reibungsuntersuchungen bei Umformverfahren.- 5.3 Verschleiß.- 5.3.1 Verschleißmechanismen.- 5.3.2 Möglichkeiten zur Minderung des Werkzeugverschleißes.- 5.3.3 Verschleißprüfung.- 5.4 Oberflächenwandlung.- 5.4.0 Begriffe.- 5.4.1 Beschreibung der Oberflächenbeschaffenheit.- 5.4.1.1 Senkrechtmaße.- 5.4.1.2 Waagerechtmaße.- 5.4.1.3 Aussagekraft der Oberflächenmaße; abgeleitete Größen.- 5.4.2 Oberflächenwandlungen beim Kaltumformen.- 5.4.2.1 Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit bei der freien Umformung.- 5.4.2.2 Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit bei der gebundenen Umformung.- Literatur zu Kapitel 5.- 6 Ermittlung von Verfahrenskennwerten durch Messen.- 6.0 Einleitung.- 6.1 Verfahrenskenngrößen.- 6.1.1 Kraft, Weg und Arbeit.- 6.1.2 Vorgangskenngrößen.- 6.2 Elektrische Messung mechanischer Größen.- 6.2.1 Meßwertaufnehmer.- 6.2.1.1 Wegaufnehmer.- 6.2.1.2 Geschwindigkeitsaufnehmer.- 6.2.1.3 Kraftaufnehmer.- 6.2.1.4 Druckaufnehmer.- 6.2.1.5 Beschleunigungsaufnehmer.- 6.2.1.6 Temperaturmessung.- 6.2.2 Meßwertaufbereitung.- 6.2.2.1 Verstärker.- 6.2.2.2 Meßbrücke.- 6.2.2.3 Elektronische Zähler.- 6.2.2.4 Analog-Digital-Umsetzer.- 6.2.3 Registriergeräte.- 6.2.3.1 Registrierung über der Zeit.- 6.2.3.2 Aufzeichnung von Meßwerten über einem weiteren Meßwert.- 6.2.3.3 Digitale Registrierung und Verarbeitung von Meßwerten.- 6.3 Messung der Vorgangskenngrößen.- 6.3.1 Visioplastizität.- 6.3.2 Messung örtlicher Spannungen.- 6.3.3 Modelltechnik.- 6.3.3.1 Modellwerkstoffe.- 6.3.3.2 Modellverfahren.- Literatur zu Kapitel 6.- 7 Grundlagen der Werkzeugmaschinen zum Umformen.- 7.0 Einleitung (Aufgabe, Definition).- 7.1 Kenngrößen von Preßmaschinen.- 7.1.0 Arten von Kenngrößen.- 7.1.1 Kraft- und Energiekenngrößen.- 7.1.2 Zeitkenngrößen.- 7.1.2.1 Zeiten.- 7.1.2.2 Geschwindigkeiten.- 7.1.3 Genauigkeitskenngrößen.- 7.1.3.1 Genauigkeitskenngrößen der unbelasteten Maschine.- 7.1.3.2 Genauigkeitskenngrößen der belasteten Maschine.- 7.1.4 Zusammenstellung der wichtigsten Kenngrößen von Preßmaschinen.- 7.2 Arbeitgebundene Preßmaschinen.- 7.2.1 Hämmer.- 7.2.1.1 Bauarten von Hämmern.- 7.2.1.2 Kennwerte von Hämmern.- 7.2.1.3 Bauelemente von Hämmern.- 7.2.1.4 Steuerungen von Hämmern.- 7.2.2 Spindelpressen.- 7.2.2.1 Antriebsarten und Bewegungsvorgänge.- 7.2.2.2 Energieumsetzung und Wirkungsgrad.- 7.2.2.3 Steuerungen.- 7.2.2.4 Anwendung und Baugrößen von Spindelpressen.- 7.3 Kraftgebundene Preßmaschinen.- 7.3.0 Einleitung.- 7.3.1 Druckflüssigkeiten.- 7.3.1.1 Aufgaben der Druckflüssigkeiten.- 7.3.1.2 Wichtige Eigenschaften der Druckflüssigkeiten.- 7.3.1.3 Schwer entflammbare Druckflüssigkeiten.- 7.3.2 Antriebssysteme.- 7.3.2.1 Pressen mit Förderstromquelle (unmittelbarer Pumpenantrieb).- 7.3.2.2 Kreisläufe mit Druckquelle (Speicherantrieb).- 7.3.2.3 Anwendungsgebiete von unmittelbarem Pumpenantrieb und Speicherantrieb.- 7.3.3 Kenngrößen hydraulischer Pressen.- 7.3.4 Bauarten hydraulischer Pressen.- 7.3.5 Bauelemente.- 7.3.5.1 Pumpen und zugehörige Regeleinrichtungen.- 7.3.5.2 Zylinder.- 7.3.5.3 Hydrospeicher.- 7.3.5.4 Ventile.- 7.3.5.5 Steuerung hydraulischer Pressen.- 7.3.6 Vor- und Nachteile hydraulischer Pressen, Einsatzgebiete.- 7.4 Weggebundene Preßmaschinen.- 7.4.0 Einleitung, Bauarten.- 7.4.1 Kinetisches und kinematisches Verhalten weggebundener Pressen.- 7.4.1.1 Kinetisches und kinematisches Verhalten von weggebundenen Pressen mit geradem, ungeschränktem Schubkurbelgetriebe und unveränderlichem Gesamthub des Stößels (Kurbelpressen).- 7.4.1.2 Kinetisches und kinematisches Verhalten von weggebundenen Pressen mit geradem, ungeschränktem Schubkurbelgetriebe und veränderlichem Gesamthub des Stößels (Exzenterpressen).- 7.4.1.3 Kinetisches und kinematisches Verhalten von weggebundenen Pressen mit Schubkurbel-Kniehebel-Getriebe (Kniehebelpressen).- 7.4.2 Baugruppen weggebundener Pressen.- 7.4.2.1 Gestell.- 7.4.2.2 Antrieb.- 7.5 Schutzeinrichtungen.- 7.5.1 Einrichtungen zum Schutz des arbeitenden Menschen.- 7.5.1.1 Arbeitsweise mit geringen Sicherheitsanforderungen.- 7.5.1.2 Arbeitsweise mit erhöhten Sicherheitsanforderungen.- 7.5.1.3 Arbeitsweise mit hohen Sicherheitsanforderungen.- 7.5.2 Einrichtungen zum Schutz der Maschine gegen Überlastung.- 7.5.2.1 Schutzeinrichtungen an weggebundenen Pressen.- 7.5.2.2 Schutzeinrichtungen an Schwungrad-Spindelpressen.- 7.6 Automatisierungsfragen.- 7.6.1 Die Gegebenheiten.- 7.6.2 Fertigungssysteme.- 7.6.3 Numerische Steuerungen für umformende Fertigungseinrichtungen.- 7.6.3.1 Definition und Benennung der Steuerungen.- 7.6.3.2 Strukturen von Steuerungen.- 7.6.3.3 Bauarten von NC-Steuerungen.- 7.6.4 Werkstückhandhabung.- 7.6.5 Lösung der Automatisierungsaufgaben.- 7.6.5.1 Einzelmaschinen.- 7.6.5.2 Maschinenfließreihen.- 7.6.5.3 Umformmaschinen für die Klein- und Mittelserienfertigung.- 7.6.5.4 Automatisierung und Fertigungskosten.- 7.6.5.5 Flexible Fertigungssysteme.- Literatur zu Kapitel 7.- 8 Arbeitsgenauigkeit.- 8.0 Begriffe, Allgemeines.- 8.1 Fehler.- 8.1.1 Systematische und zufällige Fehler.- 8.1.2 Werkzeugabhängige und maschinenabhängige Fehler.- 8.1.3 Fehler am Werkstück.- 8.2 Einflüsse auf die Genauigkeit beim Umformen.- 8.2.1 Werkstoff.- 8.2.2 Werkzeug.- 8.2.3 Maschine.- 8.2.4 Arbeitsablauf.- 8.3 Genauigkeit einzelner Verfahren.- 8.3.1 Warmumformen, Kaltumformen.- 8.3.2 Gesenkschmieden.- 8.3.3 Maßprägen.- 8.3.4 Kaltfließpressen, Kaltmassivumformen.- 8.3.5 Kombination von Warm-, Halbwarm- und Kaltumformung.- 8.3.6 Feinschneiden.- 8.3.7 Kaltwalzen von Präzisionsprofilen.- 8.4 Toleranzen.- 8.4.1 Toleranzfelder.- 8.4.2 ISO-Toleranzen.- 8.5 Normen und Richtlinien für Toleranzen an umgeformten Werkstücken.- 8.5.1 Toleranznormen für Gesenkschmiedestücke aus Stahl (DIN 7526).- 8.5.2 Toleranzsystem für Kaltumformteile aus Stahl.- Literatur zu Kapitel 8.