Umformtechnil. Lehrbuch der. Kurt Lange. Herausgegeben von

Transkript

1 Lehrbuch der Umformtechnil Herausgegeben von Kurt Lange Band 1 Grundlagen Verfaßt von E. Dannenmann K. Dieterle M. Geiger R. Geiger H. Hönefi D. Käst' K.-H. Kilp K. Lange V. Schmidt G. Schmitt G. Schröder E. Steck H.Warlimont Bearbeitet von D. Käst R. Dalheimer Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1972

2 Inhaltsverzeichnis 0. Begriffe und Formelzeichen in der Umformtechnik (K. LANGE) Einführung (K. LANGE) Begriffe, Allgemeines Technisch-wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik Übersicht über die Verfahren der Umformtechnik Massivumformung Blechumformung Systematische Betrachtung von Umformvorgängen 29 Schrifttum zu Kapitel Metallkundliche Grundlagen (G. SCHKÖDEE; H. WARLIMONT) Einleitung Kristallstruktur und Gefüge der Metalle 38" 2.2. Elastische und plastische Formänderungen an Einkristallen bzw. Idealkristallen , Elastische Formänderungen ' Plastische Formänderungen Gleitung Zwillingsbildung Theoretische Schubfestigkeit..'...' Gitterfehler _. '.. 49 ' Arten von Gitterfehlem Versetzungen..' Arten von Versetzungen Burgers-Umlauf, Burgers-Vektor Andere Gitterfehler..' Nulldimensionale Gitterfehler....' Zweidimensionale Gitterfehler Versetzungen und Werkstoffeigenschaften Plastische Formänderungen durch Versetzungsbewegung Erzeugung von Versetzungen, Versetzungsquellen ' Frank-Eead-Quelle ^ Quergleitung von Schraubenyersetzungen Klettern von Stufenversetzungen Verfestigung, Ursachen der Verfestigung 67

3 - V / * I r X Inhaltsverzeichnis ' 2.5. Wechselwirkung von Versetzungen mit Fremdatomen und Teilchen Mischkristallbildung Obere und untere Streckgrenze, Reckalterung, Blaubrüchigkeit 70, Aushärtung, Dispersionshärtung Martensitbildung, Stahlhärtung....< Thermisch aktivierte Vorgänge Übersicht ' Kristallerholung Rekristallisation und Kornvergrößerung Primäre Rekristallisation Sekundäre Rekristallisation, Kornvergrößerung Anisotropie Bruchvorgänge bei Metallen Bedeutung der Bruchvorgänge Der spröde Bruch Theoretische Festigkeit Theorie von GRUTITH Rißbildung. v Korngrenzeneinffuß Einflußdes Spannungszustandes Der duktile Bruch 89 Schrifttum zu Kapitel 2.. > Fließkurven (K. DIETERLE ; G. SCHRÖDER)./ 92 3.O.. Einleitung - ' Definition der Fließkurve Fließkurven von Einkristallen Fließkurven vielkristalliner Metalle Korngrenzeneinfluß ; Fließkurven bei Raumtemperatur Einfluß von Temperatur und Umformgeschwindigkeit x 3.4. Aufnahme von Fließkurven '. 101! Zugversuch Zugversuch nach SIEBEL Zugversuch nach REIHLE Zugversuch mit vorverfestigten Proben Stauchversuch 105! Zylinderstauchversuch,~ Kegelstauchversuch Flachstauchversuch Verdrehversuch ^Hydraulischer Tiefungsversuch Sonstige Verfahren 'ö.l. Auf Reibungsfreiheit extrapolierter Stauchversuch Biegeversuch 113

4 Inhaltsverzeichnis ^ v XI \. -^ ' 3.5. Vergleich der Verfahren. :. ' 113 / Schrifttum zu Kapitel Plastizitätstheoretische Grundlagen (E. STECK; M. GEIGER) Einleitung Grundlagen der elementaren Plastizitätstheorie Plastizität, Fließgrenze, Verfestigung Bewegungszustand, Formänderungen und Formänderungsgeschwindigkeiten Dehnungen ^ -..' Schiebungen. \ Homogene Umformung, Umformgrad Fließbedingung und Fließgesetz 127' Formänderungsvermögen Umformleistung und Umformarbeit i Vergleichsumformgrad und Vergleichsumformgeschwindigkeit Lösungsverfahren der elementaren Plastizitätstheorie Streifentheorie Axialsymmetrische Umformung Beispiele Grundlagen und Anwendungen der v. Misesschen Plastizitätstheorie Werkstoffmodelle \ Spannungszustand und Spannungsverteilung Spannungsverteilung und Gleichgewichtsbedingungen Transformation des Spannungszustands, Spannüngstensor Hauptachsen und Invarianten Deviator des Spannungszustands und Fließbedingung Bewegungszustand^.... \ Kontinuitätsgleichung Formänderungsgeschwindigkeiten " Stoffgesetz und Fließgesetz Sonderfälle des Spannungs- und Formänderungszustands Ebener Formänderüngszustand Vorgänge mit axialer Symmetrie Abgekürzte Schreibweise für kartesische Tensoren Umformleistung ' Extremalprinzipien der v. Misesschen Theorie V Lösungsverfahren Strenge Lösungen r ^ Gleitlinientheorie Schrankenverfahren Fehlerabgleichmethoden Auswertung von im Versuch ermittelten Geschwindigkeitsfeldern ( Visioplasticity") Schrifttum zu Kapitel Reibung, Schmierung, Oberflächenwandlung (E.DANNENMANN; G. SCHMITT;. R. GEIGER) Einleitung, 213

5 XII. Inhaltsverzeichnis Reibpartner und Reibzustände ' Festkörperreibung Einfluß von Normalspannung und Werkstoff Einfluß von Temperatur und Gleitgeschwindigkeit Einfluß der Atmosphäre Reibung mit Zwischenschichten Hydrodynamische und hydrostatische Reibung Grenzreibung Reibung mit Metallzwischenschichten Oberflächenbehandlung.. " Reinigung 230 ' Gleitmittelträgerschicht Gleitmittel Experimentelle Reibungsuntersuchungen Reibungsuntersuchungen in Modellversuchen Reibungsuntersuchungen bei Umformverfahren > 245 \ 5.6. Oberflächenwandlung Begriffe Beschreibung der Oberflächenbeschaffenheit Senkrechtmaße Waagerechtmaße Aussagekraft der Oberflächenmaße; abgeleitete Größen Oberflächenwandlungen beim Kaltumformen Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit bei der freien Umformung Veränderung der Oberfläehenbeschaffenheit bei der > gebundenen Umformung 263 Schrifttum zu Kapitel Ermittlung von Verfahrenskennwerten durch Messen (D. KÄST ; V. SCHMIDT) Einleitung Verfalirenskenngrößen Kraft, Weg und Arbeit Vorgangskenngrößen : Elektrische Messung mechanischer Größen Meßwertaufnehmer " Wegaufnehmer ' Geschwindigkeitsaufnehmer Kraftaufnehmer Druckaufnehmer.., Beschleunigungsaufnehmer Meßwert'aufbereitung ' Verstärker Meßbrücke Elektronische Zähler Analog-Digital-Umsetzer 288

6 1 Inhaltsverzeichnis XIII Registriergeräte...' Registrierung über der-zeit Aufzeichnung von Meßwerten über einem weiteren Meßwert Digitale Registrierung Messung der Vorgangskenngrößen Visioplastizität ' Messung örtlicher Spannungen Modelltechnik Modellwerkstoffe.' 297 ' Spannungsoptik... : Modellverfahren,. 299 Schrittum zu Kapitel 6 ' Grundlagen der Werkzeugmaschinen zum Umformen (E. DANNENMANN ; H. HÖNESS; K.-H. KILP; K. LANGE; G.SCHRÖDER) Ö"T Einleitung (Aufgabe, Definition) Kenngrößen von Preßmaschinen Arten von Kenngrößen Kraft- und Energiekenngrößen Zeitkenngrößen Zeiten Geschwindigkeiten Genauigkeitskenngrößen Zusammenstellung der wichtigsten Kenngrößen von Preßmaschinen Arbeitgebundene Preßmaschinen Hämmer Bauarten von Hämmern Kennwerte von Hämmern Bauelemente und Steuerungen von Hämmern Spindelpressen.' Antriebsarten und Bewegungsvorgänge Energieumsetzung und Wirkungsgrad Steuerungen Anwendung und Baugrößen von Spindelpressen Kraftgebundene Preßmaschinen Einleitung Druckflüssigkeiten.... :... : Aufgaben der Druckflüssigkeiteh Wichtige Eigenschaften der Druckflüssigkeiten Schwer entflammbare Druckflüssigkeiten Antriebssysteme Pressen mit Förderstromquelle (unmittelbarer Pumpenantrieb) " Kreisläufe mit Druckquelle (Speicherantrieb)

7 XIV '. i Inhaltsverzeichnis Anwendungsgebiete von unmittelbarem Pumpenantrieb und Speicherantrieb ; Kenngrößen hydraulischer Pressen Bauarten hydraulischer Pressen * Bauelemente Pumpen und zugehörige Regeleinrichtungen Zylinder..... ~ Hydrospeicher Ventile Vor- und Nachteile hydraulischer Pressen, Einsatzgebiete Weggebundene Preßmaschinen Einleitung, Bauarten Kinetisches und kinematisches Verhalten weggebundener Pressen Kinetisches und kinematisches Verhalten von weggebundenen Pressen mit geradem, ungeschränktem Schubkurbelgetriebe und unveränderlichem Gesamthub des Stößels (Kurbelpressen) Kinetisches und kinematisches Verhalten von weggebundenen Pressen mit geradem, ungeschränktem Sehub- ' kurbelgetriebe und veränderlichem Gesamthub des Stößels (Exzenterpressen) Kinetisches und kinematisches Verhalten von weggebundenen Pressen mit Schubkurbel-Kniehebel-Getriebe (Kniehebelpressen) Genauigkeitskenngrößen weggebundener Pressen Genauigkeitskenngrößen der unbelasteten Maschine Genauigkeitskenngrößen der belasteten Maschine Baugruppen weggebundener Pressen.' Gestell ' Antrieb Schutzeinrichtungen 418 7:5.1. Einrichtungen zum Schutz des arbeitenden Menschen Nachgreifsicherheit Nachschlagsicherheit Einrichtungen zum Schutz der Maschine gegen Überlastung Schutzeinrichtungen an weggebundenen Pressen im Bereich des Nutzhubes Schutzeinrichtungen an weggebundenen Pressen im gesamten Hubbereich Schutzeinrichtungen an arbeitgebundenen Pressen /., 7.6. Automatisierungsfragen Die Gegebenheiten, Lösung der Automatisierungsaufgaben 437 ( Einzelmaschinen.... i Maschinenfließreihen Umformmaschinen für die Kleinserienfertigung Schrifttum zu Kapitel 7 ' 442 Anhang zum Schriftum Kapitel 7 " 445

8 Inhaltsverzeichnis XV 8. Arbeitsgenauigkeit (K. LANGE) ' Begriffe, Allgemeines Fehler Systematische und zufällige Fehler Fehler am Werkstück ; Einflüsse auf die Genauigkeit beim Umformen , Werkstoff Werkzeug Maschine..." Arbeitsablauf Genauigkeit einzelner Verfahren Warmumformen, Kaltumformen Gesenkschmieden ' Maßprägen ' Fließpressen ' Genauschneiden Toleranzen '~ Toleranzfelder: ISO-Toleranzen '. 467 > 8.5. Normen und Richtlinien für Toleranzen an umgeformten Werkstücken Toleranznormen für Gesenkschmiedestücke aus Stahl (DIN 7526) Toleranzsystem für Kaltumformteile aus Stahl 471 Schrifttum zu Kapitel Sachverzeichnis '