Konditionierung von Werkstücken durch Rundkneten

Abstract

Im Rahmen dieser Dissertation wird das Rundkneten als eine Vorstufe zur Konditionierung von Werkstücken für weitere Umformschritte untersucht. Das Rundkneten erweist sich als besonders geeignet zur Erzeugung der Zielgeometrie von Bauteilen. Die Zielsetzung dieser Arbeit besteht darin, den Rundknetprozess so zu gestalten, dass neben der gut tolerierten Geometrie (Durchmesser) und einer guten Oberflächentopologie, die Mikrostruktur des umgeformten Halbzeuges beeinflusst wird und damit vorteilhafte Werkstoffeigenschaften entwickelt werden können, die sodann für nachgelagerte Umformungen wie z. B. den Fließpressprozess, zur Geltung kommen. Im Vorfeld können zu diesem Zweck Modifikationen bereits im Rundknetprozess eingebracht werden. Modifikationen an der Werkzeuggeometrie betreffen dabei das Design der Werkzeuge in den Umformbereichen, und die Modifikationen der Prozesskinematik umfassen Änderungen an Prozessparametern wie den Vorschub pro Schlag, die Hubhöhe oder die relative Bewegung zwischen Werkstück und den rotierenden Werkzeugen. Beim exzentrischen Rundkneten werden beide Prozessmodifikationen kombiniert, was zu Besonderheiten beim Werkstofffluss, der Entwicklung der Mikrostruktur sowie in den mechanischen Eigenschaften führt. Die Visualisierung des Werkstoffflusses nach einer Konditionierung der Halbzeuge erfolgt anhand einer speziellen neuentwickelten Methode. Durch eine Kombination von zwei Doppelflachwerkzeugen mit einem modularen Werkzeug, bei einem definierten Schlagfolgewinkel und einem spezifischen axialen Vorschub pro Hub, bildet sich während des Prozesses ein schraubenförmiger Kanal. Die Steigung des resultierenden gewindeartigen Kanals korreliert dabei mit dem axialen Fluss in Vorschubrichtung. Durch die Charakterisierung rundgekneteter Werkstücke bei der Prozesskette „Rundkneten/Fließpressen“ kann das Umformvermögen durch den Kraftbedarf beurteilt werden. Dabei können Schlüsse gezogen werden, inwiefern das Rundkneten als erster Schritt für nachfolgende Umformoperationen eingesetzt werden kann. In Kooperation mit einem industriellen Partner konnten konditionierte Halbzeuge bereits bei der Produktion von Kleinschrauben eingesetzt werden.