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Umformtechnik
Elektrostauchen bietet ein breites Anwendungspotenzial
03.03.2010 | Autor: Franz Suttan und Emile Fortanier
Das Elektrostauchverfahren ist bereits seit langem bekannt, die früher häufigere Anwendung wurde auf Grund von Materialkosten und durch konkurrierende Verfahren zurückgedrängt. Mit neuen Anwendungsbereichen bietet es jedoch auch heute noch durchaus technologisch und wirtschaftlich interessante Vorteile.
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Elektrostauchen mit langer Tradition
In dieser Ausarbeitung soll jedoch keine vergleichende Betrachtung erfolgen, sondern lediglich das Prinzip und die Anwendungsmöglichkeiten der Widerstandserwärmung – speziell des Elektrostauchverfahrens – behandelt werden. Das Elektrostauchverfahren wurde durch den italienischen Ingenieur Giaccino am Anfang des letzten Jahrhunderts in enger Anlehnung und Modifizierung an das Stumpfschweißen erfunden. Er erhielt auf dieses Verfahren ein Patent.
Beim Elektrostauchen und bei der reinen Widerstandserwärmung fließt bei niedriger Wechselspannung (zirka 3 bis 6 V) ein hoher elektrischer Strom (je nach Stangendurchmesser 40000 bis 70000 A) durch den zu erwärmenden Stangenabschnitt, der durch Kontaktelektroden mit unterschiedlichem Potential begrenzt wird. Durch die hohe Stromdichte und den ohmschen Widerstand des Materials erwärmt sich der Stangenabschnitt.
Bei der reinen Widerstands- oder konduktiven Erwärmung erfolgt in aller Regel keine Verformung. Beim Elektrostauchverfahren erfolgt gleichzeitig mit der Erwärmung durch Vorschub über einen Hydraulikzylinder eine Volumenanhäufung. Mit wachsendem Materialvolumen wird der Abstand zwischen den Elektroden vergrößert. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Verfahren: das Frei- und das Formstauchen (Bild 1 – siehe Bildergalerie).
Sonderformen mit unterschiedlichen Durchmessern sind möglich
Weitere Formen, wie beispielsweise das Kugelstauchen oder Kegelstauchen, sind in halboffenen Matrizen ebenfalls möglich (Bild 2). Darüber hinaus sind auch Sonderformen mit unterschiedlichen Durchmessern beziehungsweise unterschiedlichen Querschnitten unter Anwendung spezieller Vorrichtungen herstellbar.
Über die Frei-, Form- und Matrizenstauchungen am Stangenende hinaus können Volumenansammlungen an jeder Stelle erfolgen. Unter Anwendung einer speziellen Doppelstauchmaschine sind Volumenanhäufungen an beiden Stangenenden gleichzeitig möglich, wie die Beispiele einer Drehstabfeder und eines Stabilisators zeigen (Bild 3).
Lasco Umformtechnik hat eine neue Doppelpresse entwickelt, die die Technik der elektro-ölhydraulischen Pressen und der Spindelpressen in einem Aggregat vereint. Mit dem neuen Verfahren sollen bekannte Schwierigkeiten bei der Produktion von Motorventilen vermieden werden. Hydraulische Pressen mit variabler Pressgeschwindigkeit bieten sich als Alternative für die Fließproduktion an.
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Präzisionsschmieden ist ein Verfahren, mit dem die Herstellung hochfester Bauteile mit komplexen, einbaufertigen Konturen bei hoher Oberflächengüte und engen Gesamttoleranzen möglich ist. Voraussetzung ist deshalb ein volumengenaues Halbzeug. Bei Stahlwerkstoffen wird für die Vereinzelung des Stangenmaterials derzeit das Trennverfahren Knüppelscheren am häufigsten angewandt.
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Bei konventionell hergestellten Schmiedeteilen beträgt der Materialanteil des Grates ungefähr 30%. Dieser Anteil wird im konventionellen Fertigungsprozess als Überschuss eingesetzt, um eine vollständige Formfüllung zu gewährleisten. Die Fertigung von Schmiedeteilen zeigt somit ein erhebliches Potenzial zur Reduzierung von Energie- und Materialeinsatz.
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