Herstellung innovativer Stahlhalbzeuge mit wanddicke- und festigkeitsveränderlichen Eigenschaften für den Leichtbau durch Innendrückwalzen
Förderinsitution:
Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA)
Beschreibung:
Innendrückwalzen ist ein innovativer Fertigungsprozess, der es ermöglicht eine Wanddickenkonturierung handelsüblicher Stahlrohre durch eine innenseitige Walzbearbeitung in Längsrichtung des Rohres zu erzeugen. Die Wanddickenkontur wird hierbei nur an der Rohrinnenseite abgebildet. Der Außendurchmesser bleibt konstant, was die Weiterverarbeitung des erzeugten Halbzeugs, z.B. durch Hydroformen, immens erleichtert. Durch diese neue prozessgeführte Fertigungs-technologie werden bisher (innenseitig) nicht realisierbare Wanddickenreduktionen erreicht, wobei die Rauigkeit der bearbeiteten Oberfläche deutlich verbessert wird. Zudem werden die mechanischen Werkstoffkennwerte Zugfestigkeit und Härte des bearbeiteten Werkstoffes um bis zu 70% durch Kaltverfestigung gesteigert. Wegen Verfahrensanalogien zum Zylinderdrückwalzen sind verbesserte Formtoleranzen des innendrückgewalzten Rohres zu erwarten.
Die geforderte Wanddickenreduzierung wird prozessgesteuert über das Einstellen des Spaltes zwischen Walzwerkzeug und der am Außendurchmesser des Rohres liegenden Matrize erzeugt. Hierdurch können schon kleine Losgrößen und Prototypen wirtschaftlich hergestellt werden. Zusätzlich erhöht die kompakte Bauweise der Innendrückwalzmaschine, die aufgrund des selbstkompensierenden Verfahrenskraftverlaufes möglich ist, die Kosteneffizienz.
Die bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass durch das Innendrückwalzen Hohlprofil-Geometrien aus Stahl herstellbar sind, die bisher nur mit hohem Auf-wand hergestellt werden konnten und ein großes Potential für Leichtbauanwendungen haben. Weitere Untersuchungen sollen Aufschluss über den Einfluss der Prozessparameter auf Bauteileigenschaften und die Verfahrensgrenzen geben, um die Prozessführung zu optimieren. Zudem sollen neue Werkzeugkonzepte erarbeitet werden, mit dem Ziel, die Formgebungsmöglichkeiten und Prozessgrenzen zu erweitern.
