Ziel der Arbeit war es, zum einen durch Grundlagenuntersuchungen die Anwendbarkeit des Innenhochdruck-Umformens auf Rahmenstrukturen zu erweitern und gleichzeitig durch analytische und numerische Methoden, den Prozessablauf und die Prozessgrenzen für diese zu defInieren. Zum anderen sollte das Innenhochdruck-Umformen als Fertigungstechnologie für die Herstellung von Bauteilen aus laserstrahlgeschweißten Platinen in Betracht gezogen werden, mit dem Ziel, eine Auslegungsstrategie für Rahmenstrukturen aus Tailor Welded Blanks zu entwerfen. Die Analyse des Innenhochdruck-Umformens von komplexen Rahmenstrukturen erfolgte durch die Unterteilung eines komplexen Bauteils in unterschiedliche Bereiche, welche durch einfache geometrische Merkmale beschrieben werden können. Als charakteristisch für eine Rahmenstruktur haben sich die Eckbereiche erwiesen, welche die kritische Stelle hinsichtlich des Versagensrisikos darstellen. Zur Untersuchung dieser Bereiche wurde ein axialsymmetrisches, ringförmiges Werkzeug ausgewählt, welches sowohl konkave als auch konvexe Flanschgeometrien, wie bei den Ecken einer komplexen Rahmenstruktur, enthält. Anhand von simulativen und experimentellen Ergebnissen, der Verwendung und Modifikation bestehender Modellen konnte eine Vorgehensweise zur Beschreibung und zur Auslegung wesentlicher Prozessparameter, wie zum Beispiel Blechzuschnitt und Niederhalterkraft, in Abhängigkeit vom Werkstoff und von der Flanschgeometrie defIniert werden, welche auf komplexe Rahmenstrukturen übertragen werden kann. Die Vorgehensweise basiert auf der Berechung der für die Umformung des Flansches notwendigen Umformkraft durch die Berücksichtigung sowohl der ideellen Umformkraft als auch der Reibkraft. Zusätzlich konnten die Prozessgrenzen hinsichtlich der maximal erreichbaren Ziehtiefe bestimmt werden. Die Validierung der Auslegungsstrategie und der definierten Prozessgrenzen konnten durch die Übertragung auf ein rahmenförmiges Demonstratorbauteil erfolgreich durchgeführt werden. Zur Auslegung des IHU-Prozess für die Herstellung einer Rahmenstruktur aus lasergeschweißter Platinen wurde schließlich die zunächst für homogene Werkstoffe entwickelte Prozessauslegungsstrategie durch Informationen über das Umformverhalten der Tailor Welded Blanks vervollständigt. Insgesamt hat sich diese Strategie zur Prozessauslegung, durch die Validierung anband experimenteller und simulativer Ergebnissen, als ein wichtiges Mittel zur effektiven Defmition der Prozessparameter und der Bauteilgeometrie, sowohl im Fall homogener Werkstoffe als auch bei der Verwendung von Tailor Welded Blanks erwiesen.
Innenhochdruck-Umformen verstärkter Blech-Rahmenstrukturen
Fertigungstechnik Erlangen ; 192 ; 1-165
2008
165 Seiten, 85 Bilder, 7 Tabellen, 188 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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