Fließpressen mit starrem Werkzeug
Fließpressen ist ein Massivumformverfahren, bei dem der Werkstoff eingeschlossen zum Fließen gebracht wird. Durch eine Presse wirkt schlagartig eine hohe Kraft auf ein Bauteil ein. Aus der Kraft entsteht im Material eine Druckbeanspruchung, die, wenn sie die Druckfließgrenze (RP0,2) des Werkstoffes überschreitet, zum Fließen des Werkstoffes führt.
Wirkt keine Kraft mehr auf das Bauteil ein, bleibt nach der elastischen Rückfederung eine plastische Verformung des Bauteils zurück. Durch das Kaltfließpressen entsteht eine Oberfläche mit sehr guten Rauheitswerten und einer sehr hohen Maß- und Formgenauigkeit. Die Herstellung von Bauteilen durch Kaltmassivumformung lohnt sich vor allem bei hohen Stückzahlen von mehreren Zehntausend bis Millionen Bauteilen pro Jahr.
I. Vor der Umformung
II. nach der Umformung (UT)
a) Stempel
b) Matrize
c) Pressteil
d) Auswerfer
e) Gegenstempel
f) Dorn
Kaltfließpressen wird nach DIN8583-6 in unterschiedliche Verfahrensprinzipien eingeteilt: Voll-, Hohl- und Napf-Fließpressen. Jedes Verfahren kann wiederrum in die unterschiedlichen Bearbeitungsrichtungen Vorwärts-, Quer- und Rückwärts-Fließpressen eingeteilt werden. Nach der DIN8583-6 gibt es kein Napf-Quer-Fließpressen. Findet ein Verjüngen in einem geschlossenen Werkzeug statt – d. h. taucht der Stempel erst in die Matrize ein bevor er das Bauteil berührt – spricht man vom Vorwärts-Fließpressen.
Häufig reicht ein Umformprozess nicht aus, sodass mehrere sogenannte Stufen benötigt werden, um die gewünschte Bauteilgeometrie zu erreichen. Ausserdem ist eine Nachbearbeitung nötig, wenn die Toleranzen anders nicht eingehalten werden können oder die gewünschte Geometrie nicht durch reines Umformen herstellbar ist.
Napfen Rückwärts
Beim Napffließpressen wird unterschieden zwischen Napf-Vorwärts- und Napf-Rückwärts-Fließpressen.
Beim Napf-Vorwärts-Fließpressen haben der Werkstoff und die Stempelbewegung die gleiche Richtung, beim Napf-Rückwärts-Fließpressen ist der Werkstofffluss der Stempelbewegung entgegengerichtet. Die Grenzen für die Querschnittsabnahme liegen bei diesem Verfahren – abhängig vom Werkstoff – bei mind. 15 % bis max. 98 %.
Prinzip:
Eine Kombination dieser unterschiedlichen Umformverfahren ermöglicht es, Artikel sehr genau und in engen Toleranzen zu fertigen.
- Ausgehend von einem Vollkörper wird ein Hohlkörper mit überwiegend dünner Wandung (Napf, Hülse mit Boden, Becher) hergestellt.
- Die formgebende Öffnung wird durch Matrize und Stempel gebildet.
- Der Werkstofffluss erfolgt entgegen der Richtung der Stempelbewegung.
Napfen Beidseitig
Lochen und Beschneiden
Beim Lochen wird ein Rohling zunächst zentriert und Sodann anteilig von beiden Seiten genapft. Das verbleibende Material im Teileinnern wird in einer weiteren Umformstation herausgestanzt. Wenn die Anforderungen an den Hohlbereich in Bezug auf Oberflächengüte und Toleranzen sehr hoch sind, ist dies über ein nachträgliches Kalibrieren der Bohrung in einer weiteren Umformstufe zu erzielen. Bei aufwendigen asymmetrischen Kopfformen/Bundformen wird ein Bolzen mit Materialüberlauf gefertigt. Dieser Materialüberschuss wird in einer weiteren Umformstation beschnitten.
Voll-Vorwärts
Voll-Vorwärts-Rückwärts
Hohl-Vorwärts-Rückwärts
Wie auch beim Voll-Vorwärts Fließpressen fließt bei diesem Verfahren der Werkstoff in Wirkrichtung der Maschine.
Im Gegensatz zum Voll-Vorwärts Fließpressen wird aber hierbei gleichzeitig ein Hohlkörper erzeugt und das Werkstück nicht nur an der Außenseite sondern auch an der Innenseite geometrisch bearbeitet.
Quer-Fließpressen Prinzip
Generell:
Eine Kombination dieser unterschiedlichen Umformverfahren, ermöglicht es, Artikel sehr genau und in engen Toleranzen zu fertigen.
- Wesentlich ist, dass die formgebende Werkzeugöffnung während des Pressvorganges unverändert bleibt.
- Das Quer-Fließpressen dient unter anderem der Herstellung von Nebenformelementen mit hohlem Profil – Hohl-Quer-Fließpressen Nebenformelementen mit Napfform – Napf-Quer-Fließpressen.
