Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Kombination aus Induktionserwärmung und impulsmagnetischer Umformung in einem Umformwerkzeug für den wirtschaftlichen industriellen Einsatz der impulsmagnetischen Warmumformung zum Fügen durch impulsmagnetische Kompression von Strangpressprofilen aus Aluminium und Magnesium bei erhöhter Temperatur zu realisieren. Vorversuche zeigten, dass sich durch eine Erwärmung der Werkstücke die Formänderungsgrade der Aluminiumlegierung AA6063-T6 und der Magnesiumlegierung AZ31 bei der impulsmagnetischen Umformung erheblich über deren Kaltformänderungsgrade steigern lassen. Die nachfolgende Werkzeugentwicklung führte zu einem gänzlich neuen Konzept der Integration beider Einzelprozesse in einem Umformwerkzeug zur impulsmagnetischen Kompression. Unter Verwendung der FEM wurde eine Feldformerdesign erstellt, das nur einen geringen Einfluss der inneren integrierten Spule zur Induktionserwärmung auf den primären Prozess der impulsmagnetischen Umformung besitzt. Dies betrifft die Effektivität des Werkzeuges zur Umformung und die resultierende Verteilung des magnetischen Druckes im Wirkbereich in axialer und radialer Richtung sowie letztendlich die mechanische Belastung des Feldformers infolge der Druckbeaufschlagung bei der impulsmagnetischen Umformung. Der Einfluss der Erwärmung auf das Prozessverhalten bei der impulsmagnetischen Umformung wird mit Blick auf die Änderung des magnetischen Druckes und der Umformgeschwindigkeit infolge der Werkstückerwärmung analysiert. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Fall die legierungsspezifische prozentuale Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit, die für die Magnesiumlegierung sehr viel geringer ausfällt als für die Aluminiumlegierung. Die resultierende Umformgeschwindigkeit wird einerseits von der Höhe des magnetischen Druckes und andererseits entscheidend von der Höhe der Fließgrenze des Werkstückwerkstoffes bestimmt. Durch eine Erwärmung der Werkstücke nimmt die Fließgrenze des Werkstoffes ab, wodurch höhere Formänderungen bei gleichbleibendem magnetischen Druck realisiert werden. Die Kenntnis der maximalen Umformgeschwindigkeit und des dazu erforderlichen Beschleunigungsweges ist zur optimalen Nutzung der in das Werkstück eingebrachten kinetischen Energie insbesondere bei der Gestaltung von Fügegeometrien, wie für das Warmfügen anschließend durchgeführt, von Bedeutung. Der Einsatz der impulsmagnetischen Warmumformung definiert sich mit dem entwickelten Werkzeug zur Kompression hauptsächlich durch das impulsmagnetische Warmfügen von Rohren und Profilen. So konnten im Rahmen der durchgeführten Versuche für beide Legierungen zum Teil erhebliche Steigerungen der Fügefestigkeit durch eine Vorwärmung der Werkstücke realisiert werden. Insbesondere für die Magnesiumlegierung ließen sich nur durch das Warmfügen technologisch nutzbare Fügefestigkeiten erreichen, die im kalten Zustand nicht möglich waren. Das entwickelte Werkzeug ermöglicht damit erstmals Magnesiumprofile mit Hilfe der Umformung zu fügen. Beim Warmfügen mit Fügegeometrie wird das Werkzeug mechanisch sowie elektrisch entlastet und ein kleinerer und somit kostengünstigerer Impulsenergiespeicher möglich. Bei dem vorliegenden Beispielwerkstück aus Aluminium konnten bei nahezu konstanter Fügefestigkeit mit dem Warmfügen der magnetische Druck um 51 % und die erforderliche Ladeenergie um 63 % reduziert werden. Dies hat wesentlichen Einfluss auf die Fertigungskosten und führt unter der Annahme einer höheren Standzeit für die IMU-Spule und den kombinierten Feldformer, aufgrund ihrer im Vergleich zum Kaltfügen geringeren mechanischen Belastung, zu einer Senkung der Gesamtstückkosten.


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    Titel :

    Werkzeuge zum impulsmagnetischen Warmfügen von Profilen aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen


    Beteiligte:
    Hahn, Robert (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2004


    Format / Umfang :

    209 Seiten, Bilder, Tabellen, 135 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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