Aufweitung von Fließpreßmatrizen mit überlagerter thermischer und mechanischer Beanspruchung

Beim Kaltfließpressen wird das Fließpreßwerkzeug durch die vorgangsbeding ten Umformkräfte belastet. Diese Belastung bewirkt eine elastische Federung des Werkzeuges. Durch den Umformvorgang wird dem Werkstück Arbeit zugeführt. Diese Umform arbeit und die Reibarbeit an der Kontaktfläche Werkstück/Matrize führen im Werkzeug zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Wärmeausdehnung der Matrizenbohrung. Die radiale Aufweitung armierter Fließpreßmatrizen mit zylindrischer und abgesetzter Bohrung wurde unter mechanischer Belastung und Temperatureinwir kung mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode berechnet. Die Belastungssimu lation erfolgte einerseits durch das Aufbringen eines hydrostatischen Innen druckes entlang der Bohrungswand der Matrize und andererseits durch das Er zwingen einer gewünschten Bohrungswandtemperatur. Variiert wurde der Innen 2 druck zwischen 0 pi 2000 N/mm und die Bohrungswandtemperatur zwischen 20 °C ~i 270 °C. Zur umgebenden Luft wurde ein konvektiver Wärmeüber 2 gang mit cr = 8 W/(m K) und an der Werkzeugauflagefläche ein idealer Wärme übergang angenommen. Die Werkstoffkennwerte erwiesen sich im betrachteten Temperaturintervall als von der Temperatur nur wenig abhängig und die Berechnungen wurden daher mit konstanten Werten durchgeführt. Elastizitätsmodul, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübergangskoeffizient üben auf die Bohrungsaufweitung der Matrize nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß aus. Die Matrizen mit zylindrischer Bohrung wurden symmetrisch zur halben Matri zenhöhe und asymmetrisch, ausgehend von der oberen Matrizenstirn, belastet. Bei Matrizen mit abgesetzter Bohrung lag der Belastungsbereich vom Schulter auslauf ab in Richtung obere Matrizenstirnfläche.

Klappentext

Beim Kaltfließpressen wird das Fließpreßwerkzeug durch die vorgangsbeding­ ten Umformkräfte belastet. Diese Belastung bewirkt eine elastische Federung des Werkzeuges. Durch den Umformvorgang wird dem Werkstück Arbeit zugeführt. Diese Umform­ arbeit und die Reibarbeit an der Kontaktfläche Werkstück/Matrize führen im Werkzeug zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Wärmeausdehnung der Matrizenbohrung. Die radiale Aufweitung armierter Fließpreßmatrizen mit zylindrischer und abgesetzter Bohrung wurde unter mechanischer Belastung und Temperatureinwir­ kung mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode berechnet. Die Belastungssimu­ lation erfolgte einerseits durch das Aufbringen eines hydrostatischen Innen­ druckes entlang der Bohrungswand der Matrize und andererseits durch das Er­ zwingen einer gewünschten Bohrungswandtemperatur. Variiert wurde der Innen­ 2 druck zwischen 0 < pi < 2000 N/mm und die Bohrungswandtemperatur zwischen 20 °C < ~i < 270 °C. Zur umgebenden Luft wurde ein konvektiver Wärmeüber­ 2 gang mit cr = 8 W/(m K) und an der Werkzeugauflagefläche ein idealer Wärme­ übergang angenommen. Die Werkstoffkennwerte erwiesen sich im betrachteten Temperaturintervall als von der Temperatur nur wenig abhängig und die Berechnungen wurden daher mit konstanten Werten durchgeführt. Elastizitätsmodul, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübergangskoeffizient üben auf die Bohrungsaufweitung der Matrize nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß aus. Die Matrizen mit zylindrischer Bohrung wurden symmetrisch zur halben Matri­ zenhöhe und asymmetrisch, ausgehend von der oberen Matrizenstirn, belastet. Bei Matrizen mit abgesetzter Bohrung lag der Belastungsbereich vom Schulter­ auslauf ab in Richtung obere Matrizenstirnfläche.

Inhalt
1 Einleitung, Stand der Erkenntnisse.- 2 Aufgabenstellung.- 3 Grundlagen der Berechnungen.- 4 Einfluß verschiedener Auslegungsparameter auf die Aufweitung armierter Fließpreßmatrizen mit zylindrischer Bohrung.- 5 Einfluß verschiedener Auslegungsparameter auf die Aufweitung armierter Fließpreßmatrizen mit abgesetzter Bohrung.- 6 Spannungen in armierten Fließpreßmatrizen mit zylindrischer bzw. abgesetzter Bohrung.- 7 Berechnungsschaubilder.- 8 Zusammenfassung.- Schrifttum.