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IWU/Salzgitter AG

Warmumformungsprozess verkürzt und Energie eingespart

| Autor/ Redakteur: Annedore Munde / Dietmar Kuhn

Wenn komplexe Bauteile aus Edelstahllegierungen mittels Innenhochdruck-Umformung (IHU) hergestellt werden, durchlaufen sie meist einen mehrstufigen Prozess mit zwischengeschalteten Glühprozessen. Dass dies sehr energieaufwendig ist, liegt auf der Hand. Die Alternative kann zukünftig ein temperierter Umformprozesses sein, durch den Vorformen und Glühprozesse entfallen.

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Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und die Salzgitter Hydroforming GmbH haben gemeinsam und erfolgreich an der Prozesskettenverkürzung und Energieeinsparung bei der Warmumformung von Edelstahl geforscht.
Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und die Salzgitter Hydroforming GmbH haben gemeinsam und erfolgreich an der Prozesskettenverkürzung und Energieeinsparung bei der Warmumformung von Edelstahl geforscht.
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Die Prozesskette bei der Warmumformung von ferritischem Edelstahl kann deutlich verkürzt werden. Das haben Wissenschaftler des Fraunhofer IWU gemeinsam mit der Salzgitter Hydroforming GmbH demonstriert. Basis dafür ist ein temperierter Umformprozess und die speziell für diesen Prozess definierte Anlagen- und Werkzeugtechnik. André Albert, Gruppenleiter Wirkmedienumformung am Fraunhofer-IWU, ist Leiter eines von der Sächsischen Aufbaubank geförderten Projektes zum temperierten Innenhochdruck-Umformen von Edelstahlrohren, welches das Institut gemeinsam mit der Salzgitter Hydroforming realisierte. Er beschreibt den ursprünglichen Entwicklungsansatz: „Wir wollten die Kaltverfestigung ausschalten und dadurch Zwischenglühoperationen und Vorformstufen einsparen. Ein Ziel war es, durch die integrierte Wärmebehandlung die Umformbarkeit des Materials zu verbessern und so die benötigten Umformdrücke zu verringern. Also Energieeinsparungen auf zwei Ebenen.“

Das Umformmedium entscheidet die Energiefrage

Bisher werden komplexe IHU-Bauteile aus Edelstahllegierungen, wie zum Beispiel aus 1.4509, häufig in mehreren Umformstufen mit zwischengeschalteten Glühprozessen hergestellt. Doch gerade das Glühen kostet Zeit und Geld. Also wurde der gesamt Prozess komplett neu konzipiert. „Voraussetzung für die Prozessdurchführung bei erhöhten Temperaturen ist die Nutzung eines geeigneten Umformmediums“, erklärt Albert. Da die üblicherweise beim IHU-Verfahren eingesetzte wasserbasierte Hydraulik-Flüssigkeit mit einer Siedetemperatur von 100°C ausscheidet, habe man sich für Stickstoff als Wirkmedium entschieden. Die grundsätzlichen Herausforderungen, die sich durch dieses neue Prozessdenken ergaben, beschreibt Albert so: „Wir mussten sowohl bei der Werkzeugauslegung als auch bei der Prozessauslegung neue Wege gehen. Außerdem war eine genaue Prozessüberwachung nötig, denn Ziel ist ja letztendlich die Serientauglichkeit."

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Vor allem die Werkzeugentwicklung stellte für die Projektpartner eine große Herausforderung dar. So musste eine axiale Abdichtung der Rohre entwickelt werden. Da die Werkzeuge selbst aufgrund der geforderten Temperaturen nicht auf Umformtemperatur erwärmt werden können, wurde für eine schnelle und effektive Bauteilerwärmung die Induktion gewählt. Für die Versuche wurde ein Werkzeug mit gekühltem Inneninduktor im Druckraum entwickelt und eine entsprechende Werkzeug- und Bauteiltemperierung vorgesehen.

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