Grundlagen für das Kaltwalzen von Voll- und Hohlkörpern nach dem Grob-Verfahren

Die Profilwalzverfahren gewinnen in der industriellen Fertigung von verzahnten Werkstücken zunehmend an Bedeutung. Ein verhältnismäßig weit verbreitetes und flexibles Verfahren stellt dabei das Grob-Profilwalzen dar. Es kann zur Herstellung von Mitnahme- und auch Laufverzahnungen auf Voll-und Hohlkörpern angewandt werden. Aufgrund fehlender Verfahrensgrundlagen hat sich jedoch der Anwendungsbereich des Grob-Profilwalzens nur zögernd erweitert. Ziel des Autors war es deshalb, diesem Mangel entgegenzuwirken und mit Hilfe theoretischer und experimenteller Untersuchungen die wichtigsten Grundlagen, die für eine gezielte Verfahrensweiterentwicklung erforderlich sind, zu erarbeiten. Hierzu wurden auf der theoretischen Seite die Umformkräfte sowie die Formänderungs- und Spannungsverteilungen im Werkstück ermittelt. Als Berechnungsverfahren wurden die Gleitlinientheorie und die Finite-Elemente-Methode angewandt. Die Richtigkeit der für die theoretischen Betrachtungen gewählten Simulationsmodelle konnte dabei im experimentellen Teil bestätigt werden. Insgesamt gesehen geben die in diesem Band für das Grob-Profilwalzen zusammengestellten Verfahrensgrundlagen dem Anwender die Möglichkeit, das Verfahren besser beurteilen und es technologisch und damit auch wirtschaftlich optimieren zu können. Ferner werden gewisse Anregungen für eine konstruktive Weiterentwicklung der Profilwalzmaschine gegeben.

Inhalt
0 Einleitung.- 1 Stand der Erkenntnisse.- 1.1 Profilwalzverfahren.- 1.2 Theoretische Ermittlung des Kraftbedarfs bei Profilwalzvorgängen.- 2 Zielsetzung und Aufgabenstellung.- 3 Visioplastische Stofff1ußuntersuchungen.- 3.1 Experimentelle Ermittlung des Stoffflusses.- 3.2 Berechnung der örtlichen Vergleichsformänderungen.- 4 Theoretische Verfahrensanalyse.- 4.1 Kraftberechnung nach der Gleitlinientheorie.- 4.2 Finite-Elemente-Methode zur Berechnung der Formänderungs- und Spannungsverteilungen.- 4.3 Ergebnisvergleich zwischen Finite-Elemente-Methode und Visioplasticity.- 5 Versuche zur Ermittlung der Umformkräfte und Werkstückeigenschaften.- 5.1 Umformmaschine.- 5.2 Versuchswerkstücke und Versuchswerkzeuge.- 5.3 Versuchsprogramm.- 5.4 Versuchswerkstoffe und Rohteilherstellung.- 5.5 Definition der an Maschine und Werkstück angreifenden Kräfte und Drehmomente dazugehörende Meßeinrichtungen.- 5.6 Kinematik der Walzwerkzeuge.- 6 Experimentell ermittelte Umformkräfte und Drehmomente am Werkzeug und Werkstück.- 6.1 Kraft- und Momentenverläufe.- 6.2 Einfluß von Verfahrensparametern auf die maximal auftretenden Kräfte und Momente.- 7 Werkstückeigenschaften bei Vollkörpern.- 7.1 Verzahnungsqualität.- 7.2 Oberflächenbeschaffenheit.- 7.3 Härteverteilung.- 7.4 Gefüge.- 8 Besonderheiten des Profilwalzens von Hohlkörpern und ihre Werkstückeigenschaften.- 8.1 Verzahnungsqualität.- 8.2 Geometrie der Werkstückinnenkontur (Bohrung).- 9 Zusammenfassung.- Schrifttum.