Im Allgemeinen ist das Druckumformverfahren, wie Pressen, Stanzen, Schmieden, Walzen, Ziehen usw., für eine plastische Umformung der Metalle und für die geometrische Formgebung und geometrisches Maß verantwortlich. Dabei wird es auf das Metall mit einer Kraft gedrückt, bei der die inneren Grenzspannungen erzeugt werden. Sie rufen ihrerseits eine Formänderung des Metalls hervor (der Metallfluss erfolgt in der Richtung des geringsten Widerstandes). Die Kraft wird so ausgewählt, dass das Metall nicht zerstört wird. Bei solchen Kräften verschieben sich die Atome ziemlich weit, diese Entfernung überschreitet die Abstände zwischen Atomen selbst in dem kristallischen Metallgitter, und die Atome erreichen eine stabile Gleichgewichtslage. Dadurch verändern sich mechanische und physikalische Metalleigenschaften.
Plastische Formänderung erfolgt im Metall in dem Zeitraum, als ein bestimmter Spannungszustand erzeugt wurde. Dabei werden die Schubspannungen (Scherspannungen) eine bestimmte Größe erreichen, die von den Materialeigenschaften abhängig ist, und werden fähig sein, die Innenspannung auf den Gleitebenen oder an den Grenzen der metallischen Kristalle zu überwinden.
Bei der Auswertung der Prozesse der plastischen Formänderung werden folgende Bilder der Umformung eingesetzt: die Bilder der Hauptspannungen und die Bilder der Hauptumformungen.
Beim Pressen befindet sich das Metall in einem Zustand der allseitigen Kompression (alle drei Hauptspannungen σ sind Pressungen). Zum Beispiel, bei der Pressung in einer zylindrischen Form erfolgt eine Dehnungsverformung entlang der Formachse, und entlang zwei anderen Achsen kommt eine Druckverformung zu Stande. (Bild 1).
Beim Ziehen ist das Spannungsbild vielfältig: entlang der Stangenachse wirkt eine Zugspannung, bei zwei anderen Achsen (Querachsen) kommt eine Kompressionsspannung zu Stande (der Druck kommt von der Seite der Walzen, Bild 2).
Beim Walzen und beim Metallniederschlag ist das Bild des Spannungszustandes mit dem Bild der bei einer Pressung entstandenen Spannungen identisch, weil hier die Berührungs- und Reibungskräfte wirken. Es erfolgt eine allseitige Kompression, das Metall wird jedoch nur dickenmäßig gestaucht, über die Länge und die Breite „fließt“ das Metall (am Bild der Formänderung ist ein Kompressionsvektor und zwei Zugvektoren, Bild 3).
Haupttechnologische Prozesse des Druckumformens:
Walzen von Metallen. Der Walzprozess besteht darin, dass das Werkstück durch die zwischen dem Metall und den Walzen entstehenden Reibungskräfte in den Spalt zwischen den drehenden Walzen gelangt und dort reduziert wird. Dabei wird der Querschnitt eines Werkstücks verändert und sein Längsmaß wird vergrößert. Es gibt drei Hauptarten vom Walzen: Längs-, Quer und Schrägwalzen.
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Plan eines Längswalzverfahrens: 1 – obere Walze; 2 – das zu walzende Werkstück; 3 – untere Walze. |
Plan eines Querwalzverfahrens: 1 – obere Walze; 2 – das zu walzende Werkstück; 3 – untere Walze. |
Plan eines Schrägwalzverfahrens |
Ziehen des Metalls besteht in einem Durchziehen eines runden Erzeugnisses (eines Werkstücks) oder eines Profilerzeugnisses durch eine Öffnung der gleichen Form, die von der Einführungsstelle des Metalls in das Zieheisen bis zum Ausgang aus dem Zieheisen langsam verjüngt wird.
Pressung von Metallen. Beim Pressen wird das Material, das in eine Form (ein Container) eingelegt wurde, aus den Öffnungen einer Matrize ausgepresst und bekommt die Form eines Querschnitts der Matrize.
Schmieden und Formstanzen. Beim Schmieden erfolgt eine Formänderung des Metalls zwischen zwei Werkzeugen (Amboßkernen). Der untere Amboßkern ist fest, der obere Amboßkern macht Hin- und Her-Bewegungen. Durch mehrere Werkzeugschläge und Operationen mit dem Material (Drehen) bekommt das Werkstück eine gewünschte Form und Abmessungen eines gewünschten Erzeugnisses. Die Hauptschmiedeoperationen sind: Sacken, Formfertigstanzen, Lochen, Reckung usw.
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Formfertigstanzen | Sacken |
Stahlindustrie
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