Das gratlose near-net-shape-Gesenkschmieden mit anschließender Kaltkalibrierung - das so genannte Präzisionsschmieden - bietet für bestimmte Formenklassen eine Möglichkeit, den Materialeinsatz beim Gesenkschmieden bei einer gleichzeitigen Prozesskettenverkürzung zu verringern. Durch den Wegfall des Gratanteils, der bis zu 35 Prozent der Einsatzmasse betragen kann, birgt das Verfahren das Potenzial, die Wettbewerbsfähigkeit umformender Produktionsverfahren zu steigern. Das Präzisionsschmieden eignet sich insbesondere für große Stückzahlen und zeichnet sich durch geringe Bauteiltoleranzen, durch die Endkonturnähe des Schmiedeteils sowie durch eine Reduzierung des Energieeinsatzes aus. Bisher hat sich das Verfahren für rotationssymmetrische Bauteile industriell etabliert. Für die Bauteilklasse der Langteile wie zum Beispiel Pleuel oder Gabelschlüssel wurde das Verfahren des gratlosen Gesenkschmiedens in Forschungsvorhaben untersucht. Kleinserien konnten erfolgreich geschmiedet werden. Für schmiedetechnisch anspruchsvollere PKW-Kurbelwellen sind Grundlagenuntersuchungen zur technischen Gestaltung der Schmiedeprozesskette durchgeführt worden. Hierbei waren insbesondere die eingesetzten mehrdirektionalen Vorformverfahren Gegenstand der Untersuchungen. Bei der Werkzeug- und Prozessentwicklung dieser innovativen Vorformtechnologie ist eine Vielzahl technologischer und geometrischer Einstellparameter zu berücksichtigen, deren Wechselwirkungen bisher nicht untersucht wurden. Um die wirtschaftlichen und technologischen Vorteile des mehrdirektionalen Vorformens auch für andere Kurbelwellengeometrien nutzbar zu machen, wird in dieser Arbeit eine Verfahrenscharakterisierung dieser Technologie mithilfe der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Basis der Untersuchungen sind Forschungen zur Entwicklung einer Werkzeug- und Stadienfolge zum gratlosen Gesenkschmieden einer Einzylinderkurbelwelle und deren Erprobung in praktischen Versuchen. Bezüglich der Stadienfolge ist die Prozessfähigkeit vor allem von der geometrischen Genauigkeit der Vorformen abhängig, da sie wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Fertigformteils haben. Die FEM-gestützte Parameterstudie dient der Verfahrenscharakterisierung des mehrdirektionalen Vorformverfahrens und ermöglicht eine Übertragung der Methode auf mehrhübige Kurbelwellen.
Flashless near-net-shape drop forging followed by a cold calibration step - also known as precision forging - offers, for certain form classes, reduced process cycle times by eliminating the flash removal process. Eliminating this process - a process that can use up to 35 percent of raw materials - makes the precision forging process potentially more competitive for form-changing manufacturing techniques. Precision forging is especially useful in manufacturing large quantities, distinguishing itself by rendering accuracy and near net-shape qualities highly achievable. Research projects examining the flashless drop forging of flat long pieces (such as connecting rods or fork wrenches) demonstrated that small batches could be forged with high precision. For more technically demanding long pieces such as automobile crank shafts, basic research into the technical design of the forging process was carried out, focusing particularly on the innovative preform procedures employed. A multitude of technological and geometrical parameters must be taken into account when developing the tools and processes for these so-called multidirectional preform operations. These parameters interact with one another in often complex ways. In order to take advantage of the economic and technological advantages of multidirectional forging for other crankshaft geometries, a simulation-based analysis of process parameters for a multidirectional preforming of crankshafts is described in this thesis. This study is based on investigations in which a tool and stage sequence for the flashless production of a one-cylinder crankshaft is developed and then tested in practice. With regards to the stage sequence, the process capability depends primarily on the geometric accuracy of the preform because of its impact on the quality of the final piece. The FEM-based parameter study built enables one to establish performance parameters from which the process limits of the developed multidirectional preforming techniques can be derived, facilitating a possible transfer of the techniques to multi-stroke crankshafts.
Untersuchungen zum gratlosen Gesenkschmieden von Kurbelwellen
2009
113 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Gesenkschmieden kleiner Kurbelwellen fuer Verbrennungsmotoren
Automotive engineering | 1978
|Abfallarmes Gesenkschmieden der Kurbelwellen fuer Schlepper
Tema Archive | 1984
|Automotive engineering | 1981
|Tema Archive | 1983
Automotive engineering | 1980
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