Buch, Deutsch, Band 161, 162 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 225 g
Reihe: Umformtechnische Schriften
Buch, Deutsch, Band 161, 162 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 225 g
Reihe: Umformtechnische Schriften
ISBN: 978-3-8322-9945-3
Verlag: Shaker
Aktuell lässt sich in mehreren Industriezweigen ein zunehmender Einsatz von mehrschichtigen Werkstoffverbunden feststellen. Eine Ausprägung dieser Materialien sind Sandwichbleche, die aus einer im Verhältnis zur Blechdicke dicken Kunststoffzwischenschicht und zwei flankierenden dünnen metallischen Deckschichten bestehen und zum Beispiel im Bereich Fahrzeugbau, Schiffsbau und im Einzelfall im Bauwesen eingesetzt werden. Die Verbreitung dieser Werkstoffe ist aufgrund von Schwierigkeiten bei der Formgebung derzeit relativ begrenzt. Als Ergänzung zu klassischen und modifizierten Umformverfahren, wie z. B. Biegen oder Tiefziehen, soll im Rahmen der Arbeit die Kugelstrahlumformung zur Herstellung von gekrümmten Sandwichstrukturen aus ebenem Vormaterial eingesetzt werden. Ebene Sandwichbleche können bereits heute durch vorhandene Massenherstellungsprozesse hergestellt werden. Die Kugelstrahlumformung ist seit Beginn der 1950er Jahre für die Umformung von Blechwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrtindustrie etabliert. In Hinblick auf Serien mit kleinen und mittleren Stückzahlen von hochwertigen und großen, dreidimensional geformten Bauteilen, wie Tankbödensegmente, Tragflächenaußenhäute und Rumpfschalen, kommen die Vorteile dieses inkrementellen Umformverfahrens, wie Flexibilität und Prozessstabilität bei vergleichsweise geringen Prozessdauern und -kosten voll zur Geltung. Derzeit werden jedoch ausschließlich klassische Blechwerkstoffe mit Hilfe des Kugelstrahlumformverfahrens industriell umgeformt. Die anwenderseitig erwünschten Eigenschaften der Sandwichbleche, wie z. B. die hohe Dämpfung mechanischer Schwingungen bzw. Schallreduktion, lassen bereits bei oberflächlicher Betrachtung vermuten, dass sich die Wechselwirkung von Strahlmittel und Strahlgut im Vergleich zu Massivblechen stark voneinander unterscheidet. Übergeordnetes Ziel dieser Arbeit ist es daher, die Mechanismen der Umformung und die Auswirkung maßgeblicher Prozessparameter auf die Formgebung des Blechquerschnitts zu charakterisieren.
In einem ersten Ansatz sollen dazu bei langsamen Eindringvorgängen die Hauptunterschiede zwischen der Kugelstrahlumformung von Massiv- und Sandwichblechen herausgestellt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Wirkmechanismen, die bei den unterschiedlichen Werkstoffgruppen die Krümmung des Bauteils zur Folge haben, sowie auf deren gezielter Beeinflussung. Langsame Eindringvorgänge stellen im Experiment reproduzierbare Bedingungen sicher und bieten eine leichte Übertragbarkeit auf ergänzende FE-Simulationen.
In einem aufbauenden Abschnitt wird der Übergang vom quasistatischen Eindruck zum dynamischen Einschlag mit dem Hintergrund vollzogen, weitere Unterschiede im Verhalten von Massiv- und Sandwichblechen zu verdeutlichen. Dies geschieht in Bezug auf die beim Stoß ausgetauschten Energien, Formänderungen und die oberflächlichen Eindruckdurchmesser in Abhängigkeit vom Kugeldurchmesser.
Im dritten Teil der Arbeit werden die Prozessparameter und die Formgebung der Werkstücke miteinander in Beziehung gesetzt. Dazu wird im Wesentlichen der sich einstellende lokale Krümmungsradius in Abhängigkeit von den Prozessparametern Strahlmittelbedeckungsgrad und Strahldruck für verschiedene Materialien ermittelt. Im abschließenden Teil sollen Einflüsse der Prozessstrategie auf das Umformergebnis verdeutlicht werden. Damit wird der Übergang von der zweidimensionalen, ebenen Krümmung zur dreidimensionalen Formung vollzogen. Die Auswirkungen verschiedener Düsenführungsstrategien werden anhand von Experimenten gezeigt.
