Engen dünnwandiger Rohre mittels dornlosen Drückens

摘要

In dieser Arbeit wird die Durchmesserreduktion dünnwandiger Rohre mittels Drücken untersucht und als inkrementelles Engen bezeichnet. Bei diesem Umformverfahren erlauben die kinematische Gestalterzeugung und der Verzicht auf einen konturgebenden Dorn die Fertigung nahezu beliebig konturierter Rohrwerkstücke bei universell nutzbaren Umformwerkzeugen.Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Identifikation von Ursache-Wirkungs-Prinzipien. Dazu werden Prozess- und Bauteileigenschaften experimentell und numerisch untersucht. Als Ergebnis der Analysen werden die Effekte der Werkzeug- und Prozessparameter, der Werkzeugbahn und unterschiedlicher Werkstoffe auf eine Vielzahl von Zielgrößen vorgestellt. Die Effekte auf die Zielgrößen Formänderung, Umformkraft, Versagen durch einen Umfangsriss, erforderliche Prozesszeit sowie die Welligkeit der Werkstückoberfläche werden anhand theoretischer Modelle hergeleitet. Die Zielgrößen Spannungsverteilung, Maßhaltigkeit bzw. unerwünschte Deformationen, Eigenspannungen, Faserverlauf, Umformtemperatur und die Verfestigung im Werkstück werden auf phänomenologischem Wege erklärt. Anhand einer durchgängigen Verwendung dimensionsloser Größen wird die Übertragbarkeit der Ergebnisse berücksichtigt.Die Zusammenstellung der Ergebnisse erlaubt erstmals einen umfassenden Überblick über den Einfluss einzelner Prozessgrößen auf eine Vielzahl von Zielgrößen bei diesem Umformverfahren. Die Ergebnisse bieten somit eine Grundlage zur Auslegung und Optimierung des Prozesses. Dies wird abschließend anhand von drei spezifischen Fallstudien aufgezeigt.