Umformtechnik. Harald Kugler. Umformen metallischer Konstruktionswerkstoffe. mit 247 Abbildungen, 20 Tabellen, 273 Fragen sowie einer DVD

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1 Harald Kugler Umformtechnik Umformen metallischer Konstruktionswerkstoffe mit 247 Abbildungen, 20 Tabellen, 273 Fragen sowie einer DVD rs Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag

2 Inhaltsverzeichnis * Hinweise zur beigefügten DVD 15 Verzeichnis häufig verwendeter Formelzeichen 19 1 Einleitung Geschichtliche Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung Werkstoffverhalten und Umformtemperaturen Basisverfahren der Umformtechnik Flachwalzen Fließpressen ' Drahtziehen Stauchen und Gesenkschmieden Tiefziehen Einteilung der Umformverfahren Einordnung nach dem Spannungszustand in der Umformzone Einordnung nach der Umformtemperatur Einordnung nach der Umformtemperatur in Relation zur Raumtemperatur Einordnung nach der Umformtemperatur in Relation zur Rekristallisationstemperatur T rek Abgrenzung Einordnung nach der Bauteilgeometrie Einordnung nach dem Verwendungszweck Fragen zum Kapitel Allgemeine Grundlagen der Umformtechnik Grundgrößen der Umformung ' Größen der Umformzone Konstantes Volumen der Umformzone Umformgrad und andere Bezeichnungen für die plastische Formänderung Fragen zum Kapitel Spannungsgrößen Fließspannung und andere Werkstoffkennwerte : Fließbedingung ' Vergleichsspannung Fragen zum Kapitel Fließkurven Verfahren zur Ermittlung der Fließspannung Fließkurven metallischer Werkstoffe Fragen zum Kapitel Anwendungen der Fließkurven Kraft- und Arbeitsberechnungen Gesamtumformarbeit und-kraft 70

3 Inhaltsverzeichnis Bauteilfestigkeit Fragen zum Kapitel Berechnungen an realen Umformzonen Homogene und inhomogene Umformungen Fragen zum Kapitel Elementare Plastizitätstheorie Allgemeines Scheibentheorie Fragen zum Kapitel Simulationsrechnungen - Finite-Elemente-Methode FEM Motivation, Aufgaben, Lösungsansätze und Ergebnisse Ablauf einer Prozesssimulation Thermische und tribologische Einflüsse auf die Umformprozesse Grenzen - offene Fragen Fragen zum Kapitel Metallkundliche Aspekte Aufbau der Metalle Gitterstrukturen Punktförmige Gitterfehler: Leerstellen, Fremdatome Linienförmige Gitterfehler: Versetzungen ' Flächenförmige Gitterfehler: Korngrenzen Fragen zum Kapitel Fließverhalten der Metalle Mechanismen der plastischen Formänderung Einflüsse der Gitterfehler auf das Fließverhalten Fragen zum Kapitel Tribologie Reibung.' Schmierung Schmierstoffe für die Kaltmassivumformung Schmierstoffe für die Blechumformung. i Schmierstoffe für die Warmformgebung (Gesenkschmieden) Fragen zum Kapitel Oberflächenbehandlung Oberflächenbehandlung der Werkstücke Oberflächenbehandlung der Werkzeuge Fragen zum Kapitel Verschleiß Verschleißarten Verschleißuntersuchungen Verschleiß an Umformwerkzeugen Fragen zum Kapitel Kaltmassivumformung Grundlagen der Kaltmassivumformung Allgemeines Verfestigung und Streckgrenzenanomalie Verfestigung 112

4 Inhaltsverzeichnis Streckgrenzenanomalie Entfestigung durch Erholung und Rekristallisation Erholung, Rekristallisation Warm-, Kalt-und Halbwarmumformung Warmumformung Kaltumformung Halbwarmumformung Oberflächengüte, Randschicht und Eigenspannungen Oberflächengüte Randschicht Eigenspannungen in der Randschicht Einflüsse auf die Dauerfestigkeit beim Kaltmassivumformen Fragen zum Kapitel Herstellung von Halbzeugen: Bänder, Bleche, Rohre, Drähte, Stäbe Kaltwalzen - Flachwalzen Verfahren, Erzeugnisse und Fertigungseinrichtungen Größen der Umformzone Walzkräfte und-momente * Auffederung, Durchbiegung und deren Kompensation Einzug, Durchzug, Haspelzug, Bremszug Stichplan, Enddicke und Endfestigkeit Fragen zum Kapitel Drahtziehen Halbzeuge und Werkstoffe Verfahrensprinzipien Maschinen und Verfahren Berechnungen und Zugabstufungen Berechnungsbeispiel Fragen zum Kapitel Stab-und Rohrziehen < Halbzeuge und Werkstoffe Verfahren, Verfahrensvarianten und Fertigungseinrichtungen Fragen zum Kapitel Herstellung von Bauteilen - Verfahren der Kaltmassivumformung Fließpressen Verfahren Prinzipielle Fließpressverfahren Gestaltungsmöglichkeiten und Verfahrensvarianten Stadienplanung von Fließpressteilen Oberflächengüte und Genauigkeit Festigkeit der Bauteile Beanspruchung von Werkzeug und Maschine Werkzeugbau Pressenbau Fließpressen einer Tube aus Aluminium Beispiele zum Voll-Vorwärts-Fließpressen Fragen zum Kapitel

5 H) Inhaltsverzeichnis Kaltstauchen Bauteile und Werkstoffe Verfahren, Verfahrensvarianten und Maschinen Berechnungen Berechnungsbeispiel Schraubenrohling Fragen zum Kapitel Eindrücken: Kalteinsenken, Prägen, Formpressen, Dornen Kalteinsenken Prägen Formpressen Dornen Fragen zum Kapitel Gewindewalzen Werkstoffe Werkzeuge zum Gewindewalzen Festigkeit und Dauerfestigkeit Fragen zum Kapitel Profilwalzen Bauteile und Werkstoffe , Verfahrensprinzip Verfahrensvarianten Fragen zum Kapitel Festwalzen, Glattwalzen Bauteile und Werkstoffe Verfahren Kennzeichnende Merkmale des Verfahrens Fragen zum Kapitel Ringwalzen Bauteile und Werkstoffe Verfahrensprinzip Walzen von Profilringen Kennzeichnende Merkmale des Verfahrens Zielgrößen Fragen zum Kapitel "" Rundkneten Bauteile und Werkstoffe Verfahren Fragen zum Kapitel Taumelumformen, Taumelpressen Bauteile und Werkstoffe Verfahren Kennzeichnende Merkmale des Verfahrens Fragen zum Kapitel Biegen von Rohren, Profilen und Drähten Bauteile und Werkstoffe Allgemeines zum Biegen Rohrbiegen Profilbiegen 241

6 Inhaltsverzeichnis Zugbiegen Zubehör Drahtbiegen Wickeln von dynamisch beanspruchten Federn Fragen zum Kapitel Warmmassivumformung Grundlagen der Warmmassivumformung Allgemeines Vom Gussgefüge zum feinkörnigen Gefüge Verfestigung Entfestigung Einfluss der Umformtemperatur Einfluss der Umformgeschwindigkeit Einfluss des Stapelfehlerabstandes Fragen zum Kapitel Herstellung von Halbzeug: Warmband, Grobblech, Profile Warmwalzen Allgemeines Werkstoffe und Erzeugnisse Verfahren : Fragen zum Kapitel Rohrherstellung, Schräg- und Pilgerschrittwalzen Verfahrensübersicht und Erzeugnisse Schrägwalzen Walzen über eine mitbewegte Stange: Dornwalzen Pilgerschrittverfahren Fragen zum Kapitel Strangpressen Werkstoffe und Erzeugnisse..> Verfahrensprinzip Werkzeuge Verfahrensvarianten Strangpressen von AlMgSi (EN AW 6060) Ausscheidungshärtung von AlMgSi 0,5 nach dem Strangpressen Fragen zum Kapitel Herstellung von Bauteilen - Verfahren der Warmmassivumformung Freiformschmieden Werkstoffe und Erzeugnisse Maschinen Werkzeuge Verfahrensprinzipien Fragen zum Kapitel Recken Recken mit dem Sattel Reckwalzen 285

7 12 Inhaltsverzeichnis Beispiel Turbinenrotor Fragen zum Kapitel Gesenkschmieden Werkstoffe und Bauteile \ Verfahrensprinzip und Werkzeuge Maschinen und Anlagen Gefüge der Schmiedeteile Kraft-und Arbeitsbedarf der Schmiedeteile Fragen zum Kapitel Ringwalzen (warm) Werkstoffe und Bauteile Verfahrensprinzip und Werkzeuge Verfahrensgrenzen Fragen zum Kapitel Blechumformung Grundlagen der Blechumformung Streckgrenze, Streckgrenzendehnung, Fließfiguren Senkrechte Anisotropie (r-wert) und Kaltverfestigung («-Wert) der Blechwerkstoffe Anisotropie bezüglich der Blechebene (Ar-Wert) Grenzformänderungsschaubild Übungen Bestimmen des «-Wertes Bestimmen des r-wertes ': Fragen zum Kapitel Herstellen von Bauteilen - Blechumformverfahren Streckziehen Werkstoffe und Bauteile Verfahrensprinzip : Streckziehanteile beim Tiefziehen und Biegen Fragen zum Kapitel Tiefziehen Verfahren, Verfahrensvarianten Zuschnittermittlung Verfahrensgrenzen Arbeitsablauf Kraft-und Arbeitsbedarf Übungsaufgaben Fragen zum Kapitel Biegen von Blechen Grundlagen des Biegens Verfahren und Maschinen Übungsaufgaben Fragen zum Kapitel Biegen durch Walzen: Walzrunden und Walzprofilieren Walzrunden 349

8 Inhaltsverzeichnis Walzprofilieren Fragen zum Kapitel Abstreckziehen, Kragenziehen - zwei Durchziehverfahren Abstreckziehen * Kragenziehen Übungsaufgabe Fragen zum Kapitel Kugelstrahlumformen Verfahrensprinzip Bauteile Anlage zum Kugelstrahlumformen Einflüsse auf die Krümmung Fragen zum Kapitel Drücken Bauteile und Werkstoffe Verfahren Verfahrensvarianten Fragen zum Kapitel Hohlprägen Verfahrensprinzip Versteifungssicken Anordnung der Sicken Fragen zum Kapitel Innenhochdruckumformen Bauteile und Werkstoffe Verfahrensprinzip Verfahrensvarianten Fragen zum Kapitel ' Planung der Lehrveranstaltungen zum Buch Rahmenbedingungen Personenkreis Einordnung in den Studienablauf Allgemeiner Umgang mit Informationen : Schlüsselqualifikationen Planung von Lehrveranstaltungen Übersichtsvortrag für Ingenieure Vorlesung für Wirtschaftsingenieure Vorlesung für Maschinenbauer Grundlagenwissen Erweiterte Grundlagen Fachwissen Erwerben und Erweitern von Übersichtswissen - Seminar zu Umformtechnik Hinweise für die Lernenden Allgemeine Lernziele Lernkonzepte für die Lernenden 374

9 14 Inhaltsverzeichnis Selbstgesteuertes Lernen Lernen und Arbeiten in Gruppen Handlungsorientiertes Lernen Fazit 375 Quellen- und Literaturverzeichnis 377 Anhang 381 S ach Wortverzeichnis 386 Inhalt der Begleit-DVD Die Informationen auf dieser DVD dienen der Vertiefung des Lernstoffes aus dem Lehrbuch. FRAGEN UND ANTWORTEN Fragen und Antworten zu Kapitel 1 bis 5 VIDEOS Einleitung (Kap. 1) Stahl - Herstellung und Verarbeitung (Kap ) Grundlagen (Kap. 2) Simulationsrechnungen Finite-Elemente-Methode FEM (Kap ) Kaltmassivumförmung (Kap. 3) Drahtziehen (Kap ) Fließpressen (Kap ) Profilwalzen (Kap ) Rundkneten (Kap ) Taumelumformen (Kap ) Warmmassivumformung (Kap. 4) Warmmassivumformen (Kap ) Gesenkschmieden (Kap ) Blechumformung (Kap. 5) Biegen von Blechen (Kap ) Drücken (Kap ) Innenhochdruckumformen (Kap ) ANWENDUNGEN Wegabhängige Simulationsrechnung Kaltfließpressen und Kaltstauchen mit Werkstoffdatenbank Teil 1: Simulationsprogramm - Scheibentheorie, Röhrentheorie Teil 2: Herleitung des allgemeinen Spannungszustandes und der Vergleichsspannung Teil 3: Herleitung der Vergleichsspannung für die Gestaltänderungsenergiehypothese Teil 4: Elementare Plastizitätstheorie - Aufstellen der Differenzialgleichung im Scheibenmodell für das Vollvorwärts-Fließpressen

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