IHU

Mit Innenhochdruck zu höchstfesten Aluprofilen

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Der EN AW-7075 konnte die Festigkeiten sogar noch toppen und erreichte 550 N/mm² bei einer Restdehnung von 10 %. Mit diesen Werten konnten die Spezialisten zeigen, dass die kritische Abkühlgeschwindigkeit von 100 K/s während der kombinierten Umformung und Abschreckung für den EN AW-7075 erzielt wurde. Zusätzlich wurden die umgeformten Bauteile hinsichtlich ihrer Wanddicken, ihres Gefüges und ihrer Formgenauigkeit analysiert und ausgewertet.

Modernisierte IHU-Presse hilft den Forschern mit ihrer Flexibilität

Dabei konnte eine modernisierte HS3-Presse Typ 1500 IHU von Dunkes/AP&T mit Maximator-Stickstoffverdichteranlage bei der Prozessführung ihre Flexibilität ausspielen. Von der Ofenentnahme bis zum Umformstart wurden nur 10 s benötigt, wodurch eine starke Bauteilabkühlung verhindert werden konnte. Die Abkühlrate während des Handlings wurde mit 2 K/s gemessen. In weiteren Forschungsprojekten widmen sich die Wissenschaftler nun wirtschaftlich sinnvollen Pro­zessrouten für diese Werkstoffklasse. Dabei interessieren sie besonders der Gefügezustand respektive die Temperaturführung vor, während und nach der Umformung. Indem Umformdruck, Umformtemperatur und Druckaufbaugeschwindigkeit variiert werden, sollen die Umformgrenzen der Aluminiumlegierungen EN AW-7020 und EN AW-7075 bei IHU von rohrförmigen Halbzeugen ermittelt werden. Ziel ist eine möglichst hohe Bruchdehnung bei höchsten Festigkeiten.

Die Chemnitzer Forscher haben auf dem Gebiet der Innenhochdruck-Umformung von Rohren und Blechen lange Erfahrung und arbeiten mit einer einzigartigen technischen Ausstattung: Am Institut ist das Verfahren seit mehr als 20 Jahren Gegenstand der Forschung. Für die Wirkmedienumformung stehen in Chemnitz zwei Hydraulikpressen zur Verfügung, die sowohl eine Peripherie zur Temperierung von Werkzeugen und Bauteilen als auch zu deren Handling umfassen. Die Anlagen erlauben die Umformung eines großen Bauteilspektrums: von kleinen Komponenten mit einem Gewicht von wenigen Gramm bis hin zu großen mit einem Gewicht bis zu 50 kg. Die Technik ermöglicht zudem die Verarbeitung einer großen Materialvielfalt, von Stahl über Kunststoffe bis hin zu deren Kombinationen in Form von Werkstoff-Hybridbauteilen.

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In den vergangenen beiden Jahrzehnten hat sich das IHU-Verfahren in der Industrie etabliert. Die Bauteile werden überwiegend im Automobilbau, in der Möbelindustrie und in der Heizungs- und Sanitärtechnik eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete sind die Luft-, Raumfahrt- und Medizintechnik. Einer der stärksten Vorteile der IHU-Technik liegt in der enormen Gestaltungsfreiheit bei den Bauteilgeometrien, die sich mit anderen Fertigungsverfahren gar nicht oder nur unter erheblichem Aufwand realisieren lassen. Per IHU gefertigte Bauteile weisen zudem eine sehr hohe Steifigkeit bei hervorragender Form- und Wiederholgenauigkeit auf.

Sowohl die Innenhochdruck-Umformung von Rohren und Hohlprofilen als auch die IHU von Blechen sind oberflächenschonende Verfahren, denn das Wirkmedium greift reibungsfrei am Halbzeug an. Lediglich beim aktiven Nachschieben im IHU-Prozess und beim Blecheinzug treten Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Halbzeug auf.

* Alexander Paul und Markus Werner sind Wissenschaftler im Bereich Wirkmedienumformung und Werkzeugkonzepte am Fraunhofer-IWU in 09126 Chemnitz

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