I) Theoretische Grundlagen der spanlosen Umformung     II) Pulvermetallurgie     III) Schneiden mit Scheren     IV) Schnitte (Schnittwerkzeuge)     V) Stanzverfahren     VI) Biegen und Richten     VII) Kunststoffverarbeitung                                                            1. Theoretische Grundlagen der spanlosen Umformung     1.1. Einleitung der Umform-Verfahren   - Umformen durch unmittelbaren Druck (oder Zug): Stauchen, Walzen, Schmieden (Strecken, Ziehen) Werkstoff fließt quer zur Druckrichtung   - Umformen durch mittelbaren Druck: Werkstück wird in eine Form gedrückt (gequetscht) und/oder wird durch eine Form gezogen (Durchziehen, Strangpressen, Fließpressen, diverse Stanzverfahren, Prägen)   - Druckumformung: Stauchen, Pressen, Walzen, Strang-, Fließpressen   - Zugumformung: Recken (reines Strecken von Material)   Weiten       - Zug-Druck-Umformung: Durch-, Tiefziehen, Pressen (Drücken)               - Biegeumformung: Einbördeln ...

Druckumformen (+ etwas Biegeumf.)             - Schubumformung: Verdrehen   - Umformen ohne Wärmen (Kaltumformen): DIN 8580   - Umformen mit Wärmen (Warmumformen):   Grenze: Rekristallisationsgrenze Rekristallisation: Gefügeneubildung im festen Zustand, die Atome bilden ein neues unverzerrtes Gitter 1.2. Definition der Formänderung   Bei der Umformung wird die Schubfestigkeit der Kristallite überschritten => VERZERRUNG   Festigkeitssteigerung (vgl. s-e-Diagramm). Bei der Warmumformung gibt es keine Verzerrung, da andauernd eine Rekristallisation stattfindet.

kugelige Graphiteinschlüsse Grundsätzlich sind Metalle inkompressibel => V=konst. (Ausnahme: Spherusguß)              Längendimensionen       a) absolute FÄ   Dl=l1-l0 gemessen in mm Db=b1-b0 Dh=h1-h0   b) gezogene FÄ   [1] [%]   Verlängerung ... positiv Verkürzung ..

. negativ   c) FÄ-Verhältnis     d) Logarithmisches FÄ-Verhältnis   (“Umformgrad“)       x y z 1 2 3 Summe der Umformgrade ist Null. Umrechnung e ® j:       Bsp:   Stauchen eines Quaders       Bsp:   Stab wird in zwei Folgen gedehnt:         Bsp:   geschl. Walzkaliber     1.3. Formänderungs (FÄ) -Geschwindigkeit     innere Ableitung vw .

.. Geschwindigkeit der Arbeitsbahn des Werkzeugs                 1.4. FÄ - Festigkeit   ..

. „Fließspannung“   ist jene resultierende Spannung, bei der ein Fließen beginnt   1-achsiger Spannungszustand:       2-achsiger Spannungszustand:   späterer Fließbeginn wegen der Querverformung         3-achsiger Spannungszustand:               Beim mehrachsigen Versuch ist eine Kombination aller Spannungen für den Fließbeginn maßgebend Þ Hypothese Schubspannungshypothese: Gestaltänderungshypothese:   Praktisch wird kf auch aus (Umform-) Versuchen gewonnen.                       Bei der Kaltumformung hat die Umformgeschwindigkeit einen nur geringen Einfluß auf kf (unter 20%); bei der Warmumformung großer Einfluß von(bis 100% oder mehr). (Vergleiche Vorteil hydraulische Presse & Schmiedehammer)                     kf0 ...

lt. Fließkurve   1.5. FÄ - Kraft   steigt von der Kaltverformung von F0 auf Fmax   Fth = A1.kf = Fth ..

. theoretisch (ohne Reibungsverluste) kf ... aus Fließkurve;   1.6.

FÄ - Arbeit   z.B.: Stauchen (Kraft x Weg) momentane momentane Fläche Höhe   kf kf kf kf warm   Wth= V kf j [Nmm]   warm mm³ N/mm² [1]   Wth=V kfm j   kalt für V=1mm³: ... bezogene FÄ-Arbeit (Umformarbeit für) 1mm³ z.

B.: Kurve ® aus Tabelle ~500 ®   besser:     1.7. FÄ-Wirkungsgrad hF & FÄ-Widerstand kw   Durch praktisch immer vorhandene Reibung insbesondere zwischen Werkstück und den Arbeitsbahnen (Einfluß von Schmierung) ist die tatsächliche Umformkraft geringer ® tatsächlicher Widerstand größer   Im Allgemeinen ist hF = 0,4..0,9 bei der Kaltumformung höher als bei der Warmumformung hF = 0,2.

.0,5     hF hängt aber auch von den geometrischen Umformbedingungen ab.                   Walzen:     1.8. Umformleistung       1.9.

Umformkraft bei Verfahren mit indirekter (mittelbarer) Kraftwirkung   ... gilt nur bei direkter Krafteinwirkung   beim Durchziehen, Fließ- und Strangpressen setzt man die äußere Arbeitskraft (Kraft x Weg), dr inneren Formänderungsarbeit gleich ® F   a) Durchziehen     wobei: f (a, Schmierung) *) nach der Kaltverfestigung b) Strangpressen (warm)         ; f(a) ...

(Formgebung der Matrize) Schmierung mit Glasstaub 1.10. Verhältnis beim Walzen   a) (Greif-), Einzugsbedingung                   Wenn Bedingung erfüllt, kann Walzgut durch Reibung eingezogen werden.   b) Durchziehbedingung   Grenzfall:                           allg. Lagen der Fließscheide     zur Aufrechterhaltung des Walzens:                 Fließscheiden begrenzen die Gebiete verschieden gerichteten Werkstoffflusses (auf der Arbeitsbahn). Beim Walzen entsteht eine Rückstauzone (Rückstaugebiet) und eine Voreilzone.

Durch Anschieben oder Anziehen des Walzgutes kann die Durchzugsbedingung noch überschritten werden.   angetrieben   Steckel-Kaltwalz-Gerüst c) FÄ, Arbeit, Leistung     Walzen ist praktisch ein permanentes Stauchen zwischen balligen Flächen. Die resultierende Stauchkraft F greift im Schwerpunkt der Druckverteilung, im Abstand a, ein.     Vereinfachte Annahme: Gleichmäßige Druckverteilung im Walzspalt   ld ...

gedrückte Länge         sehr klein Þ fällt weg   ;   proj. Fläche! b ... Walzbreite   mm mm mm N/mm² A’ F wobei:   (kalt) (Fließkurve)   Leistung des Motors2. Pulvermetallurgie     2.

1. Prinzip der Anwendungsgebiete   Herstellung von Teilen aus metallischen Pulvern (bzw. Gemisch) durch Verpressen und anschließendem Glühen unter dem Schmelzpunkt.   a) Metalle mit hohem Schmelzpunkt   W (Wolfram), Mo (Molybdän), Ta (Tantal)   Im flüssigen Zustand nicht möglich; da eine chemische Reaktion eintreten würde.   b) Herstellung bestimmter Metallegierungen   (im flüssigem Zustand nicht löslich)   Diese ermöglichen die Kombination bestimmter Eigenschaften. W+Ag W+Cu Werkzeugelektroden für die Funkenerosion   c) Legierungen mit sehr kleiner Korngröße   (für kleine Baugrößen) z.

B.: Magnetmotoren (Dauermagnete) Fe, Ni, Co, Al   d) poröse Werkstoffe (-stücke)   Sinterlager mit Notlaufeigenschaften, Feinfilter (für Flüssigkeiten und Gase), Flammensperren, Platten für diverse Akkus   e) wirtschaftliche Herstellung von kleinen Massenteilen   f) Metalle mit keramische Anteile   für - Glühwendeln (ThO2) - Schweißelektronen - Elektronenröhren (® bessere Zündeigenschaften)   g) - Hartmetalle - oxidkeramische Schneidstoffe (Al2O3) - Diamantsplitter - Heizleiter SiC (Siliziumcarbit)                 2.2. Pulverherstellung   a) mechanische Herstellung   mahlen Schlagmühlen, cool-stream   b) Granulieren von Schmelzen   Schrotkugeln Eingießen oder Einspritzen in Klassen (grobe Teile)   c) Zerstäuben im Luftstrahl   RZ-Verfahren                         Flüssiges Roheisen wird mittels Preßluft zerstäubt, die entspechenden Teilchen sind porös (hohl) und oberflächlich oxidiert. Nach dem Abschrecken wird das Pulver getrocknet und geglüht ® Frischwirkung; es entsteht ein Eisenteilchen (weiterhin porös) 10Fe3C + 3Fe3O4 ® 39Fe + 8CO + 2CO2   RE Zunder Glühen   d) Zerstäuben im Wasserstrahl   NE-Metallpulver Ni, Cu, Al, Messing   e) durch Kondensation von Metalloxidteilchen   W, Mo (hochschmelzende Metalle)   Erz wird feinst vermahlen ® erhitzt ® Metalloxiddampf wird niedergeschlagen   reduziertes Glühen   WO3 ® WO2 ® WO ® W   f) elektrolytische Verfahren   Ausscheidung von Metallpulvern in wässriger Lösung; (stark O-haltiges) Pulver muß dann reduziert werden. WC 2.

3. Pressen von Pulver zum Pressling   Die Dichte des Presslings wird von der Druckaufbringung beeiflußt, sie soll möglichst gleichmäßig sein.   einseitige Pressung: doppelseitige Pressung:                       flache Werkstücke; Praktisch realisiert durch nachgiebige größte Dichte unter dem Preßstempel Matrize, Preßdruck (nur) von oben.                       Bei abgestuften Preßlingen muß in verschiedene Füllräume aufgeteilt werden - das Einfüllen kann nur mit waagrechter Oberfläche (Einfüllung) erfolgen. Es sind bewegliche Stempel erforderlich.   wobei:   Füllhöhe Füllfaktor Werkstückhöhe   Bsp: Werkstück mit w=10 mm zu pressen; St-Pulver     ; 100g Fe-Pulver haben V=35 cm³     (Misch-) Pulver mit unterschiedlicher Korngröße ergeben die optimale Dichte beim Pressen.

Beim Pressen werden die Teilchen elastisch und zum Teil plastisch verformt. Es gibt innere Spannungen die erst beim Sintern (Glühen) abgebaut werden. a) Ausstoßverfahren:   Beim Preßhub gibt die abgefederte Matrize unter der Reibung nach; doppelseitige Pressung; Abgefederte Stempel geben bis zum Aufsitzen der Ausstoßplatte (13) nach. Nach Hochgang des Preßstempel wird das Werkstück durch Hochbewegung der Ausstoßplatte freigelegt. Eventuelle Ausschußgefahr durch Zurückfedern der Stempel oder der Matrize. (Maschinenaufwand: normale doppelseitige Presse) b) Abziehverfahren:   Die Stempelplatte (5) bleibt am Niveau, beim Pressen gibt die Matrize (9) mit den Verbindungssäulen (10) und dem Abziehstempel (Platte) (6) gibt nach unten nach (Wegdrosseln des Hydrauliköls der Presse), der bewegliche Stempel kommt zum Aufsitzten, anschließend wird zur Freilegung des Werkstückes die Matrize aktiv weiter abgezogen.

Keine Ausschußgefahr, einfacher Werkzeugaufbau, zusätzliche Abzugfunktion. Vor dem Füllen des Werkzeugs wird mit einem Gleitmittel ausgestrichen. (Maschinenaufwand: hydraulische Presse mit abziehbarer Matrize) c) Schlauchpressen:                     Zum Pressen von Halbzeugstangen von W, Mo die in der Folge nach dem Sintern, Walzen und Schmieden weiterverarbeitet werden (z.B.: auch spanlos).  d) Pulverschmieden:   (Sinterfoding, Sinterschmieden) Stahlrohling ® Schmiedetemperatur ® im geschlossenen Gesenk verformt.

Beim Erwärmen ergibt sich schon der Sintervorgang, beim sofortig anschließenden Gesenkschmieden erfolgt eine weitere Verdichtung - keine Volumskonstanz (kleines kw als bei Stahl, höherer Umformgrad in einem Werkzeug (-gesenk) realisierbar, kaum Zunderbildung, der Preßling hat genaues Volumen, keinen Grad, hohe Oberflächengüte).     2.4. Sintern                 Beim Glühen unter dem Schmelzpunkt der Pulverteilchen ergibt sich eine Atomdiffusion, die Poren (Hohlräume) werden weitgehend bis ganz abgebaut; Kornwachstum ® verfügbare Festigkeit entsteht (bis zu 30% Dichtesteigerung bzw. Volumsverringerung).       Zu lange Sinterzeit ergibt zu großes Kornwachstum                       Bezüglich der Werkstoffeigenschaften (Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Dichte) gibt es eine optimale Sintertemperatur.

Zu hohe Temperatur ist nicht günstig (Vorwachstum der Poren). Sintern mit flüssiger Phase:   Preßling ist aus einem Pulvergemisch, davon hat ein Anteil einen niedrigeren Schmelzpunkt und wird beim Sintern flüssig ® Auffüllen der Poren, „innere Verlötung“ & Atomdiffusion zwischen den Körnern     W + 10% Fe - Ni   Hartmetall: 70-90% Karbide (WC, TiC), 10-30% Co   Beim Sintern tritt ein Verzug ein (bis 30%), beim gleichmäßig verdichteten Preßling ist kein Verzug zu erwarten.     2.5. Nachbehandlung von Sinterteilen   a) Kalibrieren:   oberflächiges Nachpressen ® genaue Endmaße (Passung)   b) Infiltieren:   Tränken vom porösen Sinterkörper mit Buntmetalle im Sinterofen.   c) Impregnieren:   mit Öl, Kunstharz, Lack, .

.. ® selbstschmierende Lager, Notlaufeigenschaften   d) Galvanisieren:   Erfordert eine gewisse Dicke, ansonsten muß man vorher mit Kunstharz impregnieren.     e) spanlose Weiterverformung:   (bei hochschmelzenden Metallen) als Warmformgebung, auch beim Durchziehen vom Draht (Heizmanschette vor geheizter Düse) Es ergibt sich trotz Warmformgebung eine Festigkeitssteigerung ® zwischendurch Rekristallisations- (Weich-) Glühen erforderlich.   f) Einsatzhärten bei Eisensinterteilen     2.6.

Hartmetalle   W-Pulver wird mit C-Staub vermischt ® Mischpulver wird dann zu Blöcke gepreßt ® im Ofen geglüht (W + C = WC) ® der Block wird wieder vermahlen (WC-Pulver), Zumischen von Co ® WC + Co pressen und anschließend im flüssigen Zustand sintern.   Strangpreßmatrizen, Ziehsteine, für Bohrerbestückung, diverse Düsen aller Art, Schneidplättchen, Hammerbacken, ... großes E-Modul: ~ 700.000 N/mm² (Stahl: ~ 200.

000 N/mm²)3. Formänderung aufgrund der Teilbarkeit     3.1. Verfahren untergeordneter Bedeutung   Spalten   von geschichtetem Material: Holz, Stein, ...

Brechen von Erz, Zerreißen nach Einkerben   Beißen und Schneiden   a) drückender Schnitt             Stanzen, Messerschnitt       b) ziehender Schnitt     Durch den Längsvorschub wird der wirksame Keilwinkel kleiner       3.2. Abscheren     3.2.1. Schneiden mit Scheren     3.

2.1.1. Prinzipielle Kräfte                       Die Scherkraft F wirkt im Schnittpunkt der Schwerzone des Kaumoments F.A, bleibt bei zugeschärften Schneiden gering, anfangs plastische Verformung der Oberfläche, eindringen, schräge Einrisse, völliges Durchbrechen. Wegen Schrägeinrisse ist ein Scherspalt günstig.

3.2.1.2. Hebelscheren   z.B.

: Handblechschere                     Bei gekrümmter Schere bleibt a kanstant, bei zunehmendem Schnitt bleibt a konstant (vgl. Tafelschere).     Für dicke Bleche die Hebelschere mit zweifacher Hebelübersetzung. Merkmal: gekröpfter Scherenständer Der gekröpfte Scherenständer ermöglicht, daß der vom oberen Scherblatt abgetrennte Blechteil ohne Klemmen auslaufen kann; langer Schnitt durch mehrere Einzelschnitte ermöglicht.       Zum Abscheren von Profilen muß der Querschnitt allseitig umschlossen sein (gilt auch für Parallelscheren), sonst totales Verquetschen.     3.

2.1.3. Parallelscheren   Meist maschinell betätigt, das obere Scherblatt wird durch senkrecht geführten Schlitten hydraulisch oder durch Exzenter des Schwungrades mechanisch bewegt. ® Kraftangriff wandert, sodaß die Führungen ungünstig beansprucht sind. Verhinderung des Kauens durch Niederhalter.

Dieser wird bei mechanisch betätigter Schere mittels Kurvenscheibe voreilend aufgesetzt. Die Kurbelwelle wird für jeweils eine Umdrehung gekuppelt. Vor Schnittbeginn liegt der Niederhalter auf.                   Kaumoment   Typen:   a) Durchschiebescheren   werden oft händisch betätigt (mit Zahnstangenverschiebung) oder mit Schwungrad                       geg.   Gekröpfter Ständer ermöglicht auch hier das Abfließen bei langen zusammengesetzten Schnitten. Ausführung oft als kombinierte Schere mit Lochstanze und Profilstahlschere.

  b) Blechtafelschere   Vor der Schere werden auf Höhenniveau des unteren Scherenblattes Rollen angebracht um die Blechtafel zu manöfrieren.   c) Aushauschere   „Nibbeln“                                             Ein Schnittstempel arbeitet mit auch möglich großer Hubzahl 1000-2500 1/min gegen eine Schnittplatte, das Blech wird nach jedem Hub weitergeschoben ® aufeinanderfolgende „Späne“ ergeben beliebige Durchbrüche in Blechtafeln. Hohe Lärmentwicklung, deshalb geführter Schnittstempel nur bei einfachen Maschinen (Handvorschub des Bleches).   d) Kopiernibbelmaschine   heute CNC gesteuerte Stanzzentren: Stempel sind flachgeschliffen; verschiedene Stempelformen und zugehörige Matrizen in Magazinen können gleichzeitig gewechselt werden. Es können auch einzelne Löcher geschnitten werden. Blechtafel wird am Rand mit Zangen festgehalten und wird mit Schrittmotoren schnell bewegt.

    3.2.1.4. Kreisscheren   rotierende kreisförmige Messer ermöglichen D > (20 ..

. 30)s   a) gerade Schnitte     | ... Scherebene !           b) Kreisschnitt                                       Die untere, doppelkegelstumpfförmige Scheibe (untere Scheibe) wird schräggestellt und auch um a entgegen der Drehrichtung versetzt angeordnet. Weiters wird der Mittelpunkt M der Blechronde senkrecht vor A angeordnet ® kein Verquetschen von Ronde und von Außenring   c) Kurvenschnitt           d) Kreisschere für Rundschnitte       3.

3. Lochen   Abscheren von Zylinderflächen   a) dicke Bleche                           Wegen der konischen Einrisse führt man einen Scherspalt aus ® geringer Kraftaufwand, jedoch leicht konisches Loch mit rauher Oberfläche. In Brücken- und Kesselbau meist dynamische Beanspruchungen; muß wegen der Dauerbruchgefahr aufgebohrt & gerieben werden.                                     b) dünne Bleche   Durchschlag über Lochplatte oder Schraubstockbacken; Schnittwerkzeug bei hoher Stückzahl     3.4. Schneiden mit Schnitte   Zum Ausschneiden von Teilen mit beliebigen Umrissen und Durchbrüchen von dünnem Blech (unter 3.

.5 mm), mit Schnittstempel und Schnittplatte. Für geringe Stückzahlen mit Laserschneidgeräte; außen Begrenzungsschnitt, innen Lochschnitt   Bauteile der Schnitte:   Schnittstempel, Schnittplatte, Einspannzapfen   Ermöglicht bereits das einfachste Schneiden eines Werkstücks; Schlittenführung muß ziemlich spielfrei sein.   Alle weiteren Bauteile betreffen:   Stempelführung, Vorschubbegrenzung des Blechstreifens Auswerfen oder Ausstoßen Vorschubmöglichkeiten (oft wird vom Blechstreifen weggearbeitet) Hand-, Maschinenvorschub (hubanhängig) Seitenschneidervorschub (meistverbreitet); Werkzeug heißt Folgeschnitt (BS 17)                                         l = w + s1     Die Lage des Seitenschneiders ist prinzipiell egal.     3.4.

1. Bauteile   Oberteil:   - Schnittstempel aus Wt - Stahl gehärtet - Einspannzapfen - Zapfenplatte   Stempelplatte mit eingebautem Stempel, gehärtete dünne Druckplatte bei dünnem Stempel (plastische Verformung [Kriechen]). Sehr kleiner Schnittspalt bei dünnen Blechen (bis zu Spielpassungen); Durchbruch durch Erodierung oder Feilen; anschließend härten     3.4.2. konstruktive Ausführung   Die Güte der Führung beeinflußt stark die Lebensdauer.

  a) Freischnitt   Stempel, Schnittplatte (BS 19)                           b) Plattenführungsschnitt   spielfreie Schnittführung an der Maschine ermöglicht enge Passungen, Unfallsicher (BS 20)                                   c) Säulenführungsschnitt   für große Werkstücke, gut zusätzlich (zum Werkzeug), genormte Führungsgestelle, Schnittstempel+Schnittplatte sind einzubauen. Ober- mit Unterteil sind durch 4 Säulen geführt. (BS 21)                 d) Gesamtschnitt   Schnittplatte und Schnittstempel sind wechselweise im Ober- und Unterteil. Gilt auch als Doppelfunktion. Schnittstempel für Umgrenzungsschnitt (BS 23)           e) Messerschnitt   besteht nur aus Oberteil; Zum Ausschneiden von Teilen mit welchem Material (weiches Blech, Pappe, Karton [Puzzle], Dichtungen [Gummi])   Unterteil: Holzplatte, Hartpapier   Schnittstempel: - innen (Lochschnitt) - außen konisch   Pressenhub: < 8 mm, wegen Unfallgefahr eingebauter Federauswerfer   (BS 40)                 f) Feinschnitt   erfordert 3-fach hydraulische Presse. Das Blech wird auf seiner gesamten Oberfläche (Werkstückbereich) gespannt bzw.

gepreßt; Ringzacke verhindern seitliches Abfließen (Ausweichen); nun erfolgt ein Verschieben der beiden übereinanderliegenden Paßstempel; der Blechquerschnitt wird verschoben; aus dem bestehenden 3-achsigen Druckspannungszustand Þ glatte Schnittfläche (BS 23)                               g) Gummischnitt   Werkzeug besteht aus geschliffener Schablone inkompressibel Gummipaket schert den Blechüberlauf ab (nicht zu schmal); Schablone ist rundumgeschliffen; sehr billiges Werkzeug für kleine Stückzahlen von weichen Blechwerkstücken (< 1,5 mm); u ist rundum erforderlich. (BS 38)                                         3.4.3. Wirtschaftlichkeit bei Schnitten   I) Werkzeugwahl (Type)   nach der Form des Werkzeugs Einzelwerkzeug mit kompliziertem Aufbau oder mehrere einfache Werkzeuge (erfordert entsprechend mehrere Pressen und erneutes Einlegen; danach fix und fertig) 1-ster Durchgang, Massenteile gleich in einem Werkzeug   II) Werkstoffwahl für das Werkzeug   Schnittkanten aus Werkzeugstahl gehärtet, übrige Bauteile können aus Baustahl oder Kunststoff (Holz) sein, auch aus Hartmetall = Schnittkanten (Gewichtsbelastung) Wahl der Führung des Werkzeugs (zylindrisch) entsprechend der Lebensdauer bzw. der geplanten Stückzahl   III) Werkstoffausnutzung   Blechstreifen soll möglichst gut ausgenutzt werden ® Anschnittverluste, Steg- und Randverluste   z.

B.: - Seitenschnitte möglichst am Beginn ausführen - Ausführung von Wendeschnitten - Trennschnitt von Außenkante weggehend   Automatisierungsmöglichkeiten sind zu prüfen   hK=0 ... Material völlig Kerbunempfindlich bK=1 hK=1 ..

. total Kerbempfindlich bK=aK (BS 92)                4. Stanzen   Enthält alle Biege-, Streckverfahren zur Massenfertigung kleiner Gebrauchsgegenstände oder Maschinenteile. Aus dünnem Blech oder Kunststoff, aber auch große Karosserieteile und örtlicher Vorgebung durch Fließen im gegebenen Werkstück. Verformung allgemein über sF und kF durch Druck oder Schlag oder Zug.     4.

1. Biegestanzen   (Biegeumformen [BS 96])       äquidistante Formgebung von Patrize & Matrize       Biegefließgrenze sbF   da vor jeder plastischen Verformung ein elastischer Anteil entsteht ® zurückfedernd Biegen mit Überdruck verringert das Zurückfedern. Zuschnittslänge = Länge der Neutralfaser nur bei engen Biegekanten ist ein Korrekturfaktor zu berücksichtigen; mögliches Problem „Schlupf“ (BS 100)     4.1.1. Biegekraftbedarf   (b .

.. Werkstkbreite) ® Fb ....

..   Biegekraft möglichst quer zur Walzrichtung     4.1.2. Ausgeführte Werkzeuge laut Buch   (BS 106) Biegen in der Folge; oft erforderliche abgefederte Biegestempel: Die Vorspannkraft der Feder muß größer sein als die erste Biegephase.

Für den Resthub muß der Federweg ausreichen. Im Allgemeinen steht eine normale Exzenterpresse zur Verfügung, d.h. in einem Hub muß alles fertig sein. Die Einstellung gegenüber dem unteren Todpunkt muß exakt vorgenommen werden. Federkraft: c .

.. Federkonstante (groß ... steife Feder klein .

.. weiche Feder, dünne Feder groß gewickelt)                                                                                                                                                                           4.2. Formstanzen   BS 118   Für Vertiefungen in flachen Werkstücken; Versteifungsrippen (z.B.

: Schriftzüge im Blech, Nummerntafel)   Aufstellen von Blechrändern   Nachprofilieren von Tiefziehteilen für engere Kanten                             4.3. Rollstanzen   BS 111   reine Biegeumformung zum Einrollen vorgebogener Blechränder (Scharniere, Versteifungen, ...) Dieses Vorbiegen heißt "Ankippen" mittels einfachen Biegestanzwerkzeug, sonst würde der Blechstreifen im Rollstanzwerkzeug ausknicken.

Günstig ist das seitliche Spannen während des Einrollens. Die Rollnut kann im Ober- oder Unterteil oder auch zur Hälfte angeordnet sein. Werkstücklänge entsprechend der neutralen Faser                                                                                                                                 4.4. Bördelstanzen   BS 117   zum Einrollen der Ränder von runden Tiefziehteilen eine sehr hohe Zug-Druck-Biegeumformung Ein- und Ausbördeln unmittelbar hintereinander in einem Hub. Durch die Stabilität des runden Werkstücks keine Knickverfahren.

                                                    4.5. Planierstanzen   BS 123   zum Ebnen bzw. Ausrichten von kleinen verbogenen Blechteilen Nur durch geringe plastische Verformung an der Oberfläche zu erreichen.                                         4.6.

Gummistanzen   BS 119   Oberstempel ist ein inkompressibles verformbares Gummikissen. Als Biege- oder Formstanzwerkzeug ausgeführt. Möglichst wenig Reibungsverschiebung.                                             4.7. Prägestanzen   BS 121   Herstellung von Münzen, Medaillen, Plakette, .

.. mit genauer Werkstoffmenge, mit Überschußgrat der abgeschert werden muß. Einpressen von Mustern oder Schriften in Werkstücke (insbesondere Blech). Es ist eine Kaltverformung im geschlossenen Gesenk; der Druck zwischen den beiden Prägestempeln wird hydraulisch oder als Schlag so hoch, daß die Oberfläche fließt, hier auch eine Volumskonstanz. Kaltverfestigung und weniger Verschleißgefahr Kniehetzelpresse günstig                         Der original Prägestempel wird graviert, über einen Negativ-Zwischenstempel werden dann die Gebrauchsprägestempel hergestellt; aus legiertem Werkzeugstahl gehärtet.

Bei Medaillen wird das stark vergrößerte Modell über eine Form in GG gegossen, dann wird über eine Reduzierfräsmaschine der verkleinerte Originalstempel hergestellt und anschließend wird der Gebrauchsstempel hergestellt.                                                      5. Tiefziehen   BS 128   5.1. Prinzip, Anwendung und Kräfte   Herstellung topfartiger Hohlkörper aus flachen Blechscheiben (Ronde, Platine); mittels Ziehstempel, -ring und erforderlichen Niederhalter gegen die Faltenbildung; extreme Zug-Druckumformung Die Blechstärke bleibt im Mantelteil etwa konstant (Boden bleibt unverformt) ® Volumskonstanz ® die Oberfläche bleibt konstant: entsprechende Zuschnittermittlung                 Besonders (bildsame) gut formbare Tiefziehbleche mit hohem dB                     Das Blech wird gefettet (eingeölt). Ziehstempel und -ring sind mit einem Mindestradius auszuführen (poliert).

          FN ... Niederhalterkraft   Erfahrungswert ~ 1 N/mm²   < 1   Zugfestigkeit des Blechs   Umformung         f = f(m) mmin = 0,55 in einem Zug m3 = ...

  Ziehspalt = 1,1 ... 1,3 . s                                                                                       5.2.

Werkzeugausbildung   BS 149                                                           Grundsätzlich kann die Ausführung auch umgekehrt sein. Bei einem einfachen Tiefziehwerkzeug für eine einfachwirkende Presse muß der Niederhalter mittels Feder beweglich eingebaut sein. Vorspannkraft FV = FN (.1,1) Bei 2-fach wirkenden Tiefziehpressen ermöglicht sich eine getrennte Niederhalterbewegung durch die Maschine (Kurvensteuerung wie beim Niederhalter für Blechtafelscheren) ® einfache Werkzeugausbildung ohne Feder                                 5.3. Sonderziehwerkzeuge   BS 152   kegelförmige Hülsen, Rückstoßzug für abschließende Verengung (Kantigmachung) der Bodenrundung   Stülpzug                                     für geringe Ziehhöhe gibt es auch Gummiwerkzeuge Es gibt auch Tiefziehen mit Wirkmedien z.

B.: Flüssigkeiten, Gasentladung    6. Abstreckziehen   BS 144   z.B.: als Verbundwerkzeug (vgl. Durchziehen von Rohren)                                   Ermöglicht höhere und dünnere Wände (Achtung: Rißgefahr) Anwendung: z.

B.: Töpfe, Geschirr    7. Verbundwerkzeuge   BS 167   7.1. senkrechte Arbeitsfolge (BS 167)   Mehrere Arbeitsverfahren (Schnitt- und diverse Stanzverfahren insbesondere Tiefziehen) werden in einem Werkzeug kombiniert ® auch komplizierte Massenteile. Es gibt Werkzeuge mit senkrechter Arbeitsfolge (z.

B.: Schnitt und Stanze).                                                                                           7.2. waagrechte Arbeitsfolge (BS 170)   Bei waagrechter Arbeitsfolge können z.B.

: 10 Arbeitsfolgen nebeneinander sein.                                                                                                      8. Streckziehen   BS 146   Für größere Ziehteile, Verkleidungen, Karosserieteilen bei kleinen Stückzahlen (<100). Die Blechtafel wird möglichst umseitig am Rand gespannt, ein konvex-geformter Stempel aus Wachs oder Holz wird hydraulisch zugestellt. Schmierung mit Federweiß. Geringere Umformgeschwindigkeit, großer Randabfall.

Man erspart sich das teure Tiefziehen. Wandstärke bleibt nicht immer konstant. Zugumformung                9. Weiten   BS 156   Ein Zugumformen zum Vergrößern von Hohlkörpern.   a) Aufweiten                     Vergleiche Arbeitsbeginn von Bördelstanzen   b) Ausbauchen                                       reine Zugumformung             Ausbauchen in der Mitte eines Hohlkörpers mittels Dornen und Keilsegmenten oder nachgiebigen Gummistempel oder durch Energieentladung, aber auch durch Flüssigkeiten oder Gase. Auch hier Einstauben zur Verringerung der Reibung.

                                                  Zur Herstellung von Drehkörpern aus dünnen Kreisscheiben mittels Drückfutter (Holz, Metall, Kunststoff) und Drückstahl (= alter Handwerksberuf "Metalldrücker"). Auch zur weiteren Formgebung von Tiefziehteilen, mäßige Drehzahl (~300 m/min), Fettschmierung Für geringere Stückzahlen bzw. wenn Tiefziehen sich nicht lohnt, eventuell Zwischenglühen Bei dickeren Blechen verwendet man Drückrollen montiert auf dem Werkzeugschlitten, kopiergesteuert früher für Blechgeschirr (insb. NE-Metalle, z.B.: Aluminium) heute für Friedhofvasen und Lampenschirme              10.

Abstreckdrücken   Es wird mit mächtiger Kraft gearbeitet, Wandstärke wird verschmälert.                                                                           Ist eine reine Druckumformung zur Wandstärkenverringerung von Tiefziehteilen (Elektrogeschirr, Bremstrommeln, Triebwerksdüsen) sehr hohe Druckkraft Bei zylindrischen Teilen auf zwei gegenüberliegenden Rollen aufgeteilt ® Druckfutter bleibt praktisch druckfrei sehr kleiner Vorschub Die exakt massivgelagerten Drückrollen sind gehärtet und poliert, man bekommt hohe Genauigkeit (Æ) und eine hohe Oberflächengüte -1mm          11. Fließpressen   (Kaltspritzen)   insbesondere zum Herstellen von Tuben                             Fließpressen gegen die Stempelbewegung Fließpressen mit der Stempelbewegung                         Herstellung von Tuben, Kapseln & Dosen; auch NE-Metalle oder aus weichem Stahl Der Werkstoff wird als Zuschnitt eingelegt und kalt mit plötzlich aufgebrachten hohen Druck zum Fließen gebracht, durch die enge Kreisringöffnung zwischen Stempel und Matrize ausgequetscht. Zur Begrenzung der Reibung, ist der Stempel leicht hinterarbeitet. Schmierung mit Graphit oder Talg. reine Druckumformung    12.

Strangpressen   vgl. Strangpressen ist eine Warmformgebung Schmierung mittels Glasstaub   z.B.: Kabelummantelung                13. Kaltpressen von Metall   (= Gesenkformen ohne Anwärmen)   Zur Massenfertigung kleiner Teile (Schrauben, Muttern, Nägel, Kugeln, Rollen, Bolzen, ..

.). Umformen über sF mit relativ hohem Geschwindigkeitsschlag. Für alle zähe Werkstoffe geeignet, weichgeglühte Stähle und NE-Metalle samt Legierungen. Das Ausgangsmaterial ist ein möglichst glattes, blankes, porenfreies Material. Verformung meist ohne Grat ® genaues Volumen vom Ausgangsmaterial   13.

1. Kaltstauchen   Abgeschnittene Draht-, Stangenstücke werden gestaucht. ® sonst Knickgefahr oder Faltenbildung im Faserverlauf                            Guter Faserverlauf, hohe Oberflächengüte und Genauigkeit. Im Allgemeinen 2- oder mehrteiliges Gesenk.               Reduziermatrize                 Bei mehreren Arbeitsstufen wird auch zwischengeglüht.           13.

2. Kaltpressen                   ; V = konst.         erforderlicher 2,3 Draht Æ               Insbesondere für Außenformen (= äußere Formgebung)    14. Kalteinsenken   = für innere Formgebung                               Ein gehärteter Stempel hoher Oberflächengüte wird unter ständig steigendem Druck mit geringer Geschwindigkeit (0,1 - 10 mm/min) in das möglichst weichgeglühte Werkstück auf bestimmte Tiefe eingepreßt. Keine spanende Nacharbeit, hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte, nicht unterbrochener Faserverlauf. Bei nicht zu großer verbleibender Wandstärke, kann die Verformung durch seitliche/untere Aussparungen erleichtert werden.

Das Werkstück wird meistens im allgemeinen in der Matrize aufgenommen. Eine Einsenkanlage ist eine spezielle hydraulische Presse. Bei Werkstoffen höherer Festigkeit kann die Verformung auch bei höherer Temperatur (>150°C) erleichtert werden.    7. Kunststoffverarbeitung   7.1.

Einteilung der Kunststoffe (FKI BS 118)   Makromolekulare organische Verbindungen mit den Stoffen (C, H, Cl, N, O)   3 Herstellungsverfahren:   - Polymerisation ® Thermoplaste - Polyaddition ® Elastoplaste - Polykondensation ® Duroplaste   Thermoplaste sind wiederholbar wärmebildsam.   Problem: Rückstellbestreben (BS 125)                           Das Rückstellbestreben ist bei der Ausnutzung der optimalen Umformtemperatur (größte Dehnung dB) stärker. Abhilfe kann durch eine etwas höhere Temperatur geschafft werden. Je größer das E-Modul ist, umso steifer ist das Material.   Duroplaste werden bei Erwärmung zuerst plastisch, dann tritt eine Molekülverletzung (= Härtung) ein ® irreversibel                                                                      KOPIE : Verarbeitung der Thermoplaste                                                 7.2.

Umformung von Thermoplaste   Thermoplaste sind wiederholbar wärmebildsam. Sowohl die Verformung als auch die nachherige Abkühlung soll möglichst abgeschlossen sein, sonst Wärmebruchgefahr.   7.2.1. Kalandrieren   Zur Herstellung von Halbzeuge (Folien, Platten, .

..). Vorerst wird Thermoplastgranulat auf dem Mischkalander plastifiziert. Zwei beheizte Walzen, eine davon läuft schneller. Auf der schneller laufenden Walze bildet sich ein Fell und wird als "Puppe" abgenommen (gut durchgeknetet).

Diese wird dann in den Kalandern zu Folien oder Platten ausgewalzt (durch verschieden beheizte Walzenanordnungen). Es gibt auch Kalander zum Beschichten.   Prägekalander: Walzen sind profiliert z.B.: für gerillte Tischtücher   Reckkalander: nachfolgende Kaliber läuft mit höheren Geschwindigkeit ® höhere Festigkeit der Moleküle   7.2.

2. Spritzguß   Der Thermoplast wird als Granulat oder Pulver einem beheizten Schneckenzylinder zugeführt, Schnecke läuft langsam um, im vorderen Bereich sammelt sich die plastische Masse, durch jeweils einmalige Kolbenverschiebung der Schnecke wird die zwei oder mehrteilig gekühlte Werkzeugform über die Düsenöffnung gefüllt. Ausbringen nach ausreichender Abkühlung des Werkstücks. teures Werkzeug ® nur für große Stückzahl   7.2.3.

andere Gießverfahren   Herstellung von Folien durch Vergießen aus Schlitzdüsen, von Kunststofflösungen auf polierte Trommeln oder Bänder. Lösungsmittel verdampft, überbleibende Folie wird abgezogen. Herstellung von Linsen, Prismen, Plexiglas, ...   Schleuderguß: für Rohrherstellung   Strangguß: eignet sich bei der Stahlerzeugung besser   Herstellung von GFK (glasfaserverstärkte Kunststoffe) siehe später   7.

2.4. Extrudieren   Herstellung von Rohren, Bänder, Platten, Folien, Profile, Vollstäbe, Kabelummantelung, ... Die langsame Umdrehung der beheizten Schnecke preßt das plastifizierte Granulat durch die wassergekühlte entsprechend geformte Düse zum endlosen Halbzeug.

Vor der Düse befindet sich eine Lochplatte als Stauplatte. Für Hohlkörper bzw. Flaschen wird der extrudierte Schlauch noch im warmen Zustand aufgeblasen und legt sich in eine zweiteilige Hohlform.       7.2.5.

Beschichten   von Bleche, Textilien, Papier, ... ® wasserfest, korrosionsbeständig, widerstandsfähig   7.2.5.

1 Wirbelsintern (BS 141)   Für metallische Werkstücke                       Kunststoffpulver wird durch Preßluft Düsenboden) in Schwebe gehalten. Die Werkstückstemperatur liegt über der des Pulvers. Die Schichtdicke ist von der Zeit abhängig.   7.2.5.

2 Flammspritzen   Das Kunststoffpulver wird in einem Brenner geschmolzen und mit Druckluft auf das Werkstück gespritzt.   7.2.5.3 Beschichten von Textil- und Papierbahnen   - Streichmaschine/Rakel (Abb 514)                 Schichtdicke entsprechend der Spalteneinstellung   - mittels Breitschlitzdüse eines Extruders   - mittels Kalanderwalzen 2. Teil beheizt   - Impregnieren für Textilien   Textilband läuft durch die Impregniermasse durch, ein Walzenpaar quetscht die überflüssige Masse weg.

          7.2.6. Schweißen (BS 134)   praktisch ein Preßschweißer; Wärmezufuhr mittels Heißluft, Strahler, Reibung oder Ultraschall oder durch elektischen Widerstand ® zäh, teigiger Zustand Bei der Stumpfnat eine Natvorbereitung Kunststoffdraht als Zusatzstoff   7.2.7.

Umformen von Halbzeugen   Zuerst Erwärmen der Platte bzw. Folie durch Luft, den Heizstrahler genügend hoch erwärmen (Rückstellverfahren)   I) Abkanten, Biegen, Prägen, Stauchen, Tiefziehen, ... (wie bei metallischen Werkstoffen)   II) Streckziehen   Kunststoffplatte wird allseitig angespannt und behält nur dort die Wandstärke.   a) mit Stempel   Der Stempel wird beheizt, die Wand wird unmittelbar beim Stempel vermindert.

  b) Blasen ohne Negativwerkzeug   Druck bzw. Geschwindigkeit der Luft bestimmt die Umformkraft.   c) Blasen mit Negativwerkzeug   Herstellung von Flaschen aus extrudierten Schläuchen oder auch aus 2 erwärmten Folien (Platten).   d) Saugen mit Negativwerkzeug   für größere Stücke, gut definierte Endform   7.3. Spanabhebende Formgebung   insbesondere Sägen, Bohren, Drehen Schnittwinkel, Schnittgeschwindigkeit (vs), Vorschub, Kühlung, .

.. werkstoffabhängig gute Kühlung beim Bohren von tiefen Löchern (Wärmestau)   Drehen mit abgerundetem Stahl gute Spanabfuhr ist entscheidend                         7.4. Verarbeitung der Duroplaste   Verwendet werden Kunstharze mit Füllstoffe und zusätzlich mit Härtemittel.   7.

4.1. Gießen   Metall-, Holz- oder Gipsform (2-teilig) Die flüssige Masse wird ohne Druck vergossen, verwendet werden warm- oder kalthärtende Gießharze. Aushärtung durch Wärmezufuhr oder Härterzugabe; die Form wird mit Trennmittel bestrichen.   Anwendungen:   Blöcke, Stangen, Scheiben, Zahnspangen, Spulen, Schaumstoffe, Spielzeug, ..

.   7.4.2. Formpressen   Ober- und Unterteil ist beheizt, der Preßstoff wird als Granulat, Pulver oder besser als vorgepreßte und erwärmte Tablette eingebracht. Der Kunststoff erwärmt sich in der Form und wird plastisch.

Der Preßdruck beträgt 300 - 1000 bar. Unter vollem Druck und weiterer Wärmezufuhr erfolgt nach einer bestimmten Zeit die Härtung. Nach der vorgeschriebenen Härtezeit wird das Werkstück ausgebracht (mit Ausstoßer), Silikon als Trennmittel.   2 Ausführungen:   - Füllform mit genau bestimmten Volumen   - Abquetschform Überschuß wird als Grat durch enge Spalten ausgetrieben und später abgetrennt, keine konstanten Wandstärken, sehr teures Werkzeug, nur für große Stückzahlen. Es können auch Metalle mit eingepreßt werden, die vorher eingelegt werden. Innen- und Außenform haben eine leichte Neigung, Ausführung von konstanter Wandstärke möglich.

Wandstärken > 1mm möglich, zu dicke härten schlecht !!   7.4.3. Spritzpressen   Die Form besteht aus dem Füllraum (vorgewärmte Tablette) mit Stempel und dem eigentlichen Formraum die durch die Einspritzdüse verbunden sind. 400 - 500 bar. Für kleinere komplizierter Massenteile, auch mit dickerer Wandstärke.

Form aus hochwertig legiertem Einsatzstahl oder Nitrierstahl hoher Oberflächengüte. Polierte, glatte Oberfläche für (hochglänzende WS). Sehr geringe Aushärtezeiten, geringe Arbeitszeit pro Stück.   7.4.4.

Schichtpressen   Erzeugung von Hartpapier (Phenoplaste). Zellstoffpapier oder auch Gewebebahnen werden mit Melaminharz (Aminoplaste) impregniert, in mehreren Schichten zwischen polierte Preßbleche gelegt und mittels Heizplatten gepreßt ® Dekorplatten (oberste Papierbahn hat das Design) Erzeugung von Hartpapierrohre durch Wickeln eines impregnierten Papierbandes über einen Dorn, von außen drücken beheizte Walzen. Fertighärten im Ofen, dann Abziehen.                                                       KOPIE : Verarbeitung der Duroplaste     Verarbeitung glasfaserverstärkter Kunststoffe                                             7.5. Verarbeitung glasfaserverstärkter Kunststoffe   Reines Gießharz (Polyester) hat eine begrenzte Festigkeit ® für geforderte Beanspruchung armiert man mit gesponnenen Glasfasern (<1mm) als endlosen Faden oder gestückelt als Stapelfaser oder meist als Strang von bis zu 120 Fäden: Roving Rovingfäden werden zum Gewebe oder zu Stücke als Kurzfaser oder zu diverse Matten geschnitten oder zu Werkstücke gewickelt.

Die Glasfaser nimmt die Beanspruchung/Kraft auf, das Harz ist das Bindemittel (Zusammenhalt mittels Adhäsion), insbesondere Zugbeanspruchung (für Innendruckbehälter) Bei größeren Wandstärken ergibt sich auch eine Formstabilität (Schiffskörper). Die Harze werden mit Beschleunigerlösung versetzt; erst vor der Verarbeitung wird die Härterlösung beigesetzt. Härter und Beschleuniger dürfen NICHT ohne Harz in Berührung kommen ® (starke Wärmereaktion). Nach dem Mischen beginnt die Gelierzeit ® Verarbeitung Danach erfolgt die Aushärtung durch Wärmeeinwirkung. Durch Wärmezufuhr kann die Aushärtezeit stark verkürzt werden (Wärmestrahler, heißes Wasserbad). Die Aushärtung erfolgt durch Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation.

  Kesselformel:   Wandstärke von Behälter und Rohre                     a) Längsschnitt:   Aproj    

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