Erwärmung beim Umformen
Beim Umformen des Hohlteils steigt mit zunehmender Wanddickenreduktion
S0/S1>1 die Temperatur
T1
stark an und erreicht am Rand ihren Höchstwert.
Die Formänderungsfestigkeit Kf1 steigt auf einen Wert,der etwa
dem zweifachen Wert der Bruchspannung kf0
im Grundgefüge (Siehe Bild
) beträgt.
Ist es möglich die Temperatur T1 beim Umformen zu messen,so ist
mit guter Näherung die Ausgleichs-
temperatur Tw, der Formänderungswiderstand Kw und der Formändungswirkungsgrad
nf bestimmbar.
Die genannten Werte kann man mit guter Näherung auch berechnen!
Annahme:Kein Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft!
Formänderungswiderstand Kw1 > Formänderungsfestigkeit Kf1!
T1
= (Tw - T0) * (S0/S1) * ln (S0/S1) + T0; *
Tw
- T0 = C * (Kw1- Kf0) * ln (S0/S1);
spezifische Waerme
C =
A /(Rho * Spez.Wärme);
Rho(Dichte des umgeformten Werkstoffs)
spezifische Waerme des umgeformten
Werkstoffs
A (mechanisches Wärmeäquivalent)
nf = (Kf1 - Kf0)
/ (Kw1 - Kf0);
Formänderungswirkungsgrad
Die Werte T1;Kw1;und der Formänderungwirkungsgrad nf (0.65 bis
0.75 Erfahrungswerte) sind von den nachfolgenden Einflussfaktoren abhängig!
-
Wanddickenreduktion (S0/S1)
-
Formänderungsfestigkeit Kf1 ( im Versuch messbar)
-
Gefügestruktur und Bildsamkeit des Werkstoffs
-
Dichte und spez.Wärmekapazität des Werkstoffs
-
Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl der Maschine
-
Schmierung und Kühlung beim Umformen
-
Formgestalt des Umformwerkzeugs (Drückrolle)
*Hinweis:Je kleiner das Temperaturgefälle zwischen T1 und Tw ist umso
langsamer geht der Temperaturausgleich von T1 nach Tw.Damit steigt die
Temperaturausgleichszeit an.Ein Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft
kann jetzt nicht mehr vernachlässigt werden.Deshalb ist es sinnvoll
die Berechnungsformel für T1 im Bereich der Wanddickenreduktion
S0/S1=1,8 bis 2,6 einzusetzen!Bei S0/S1< 1,8 kann man die Temperatur
T1 näherungsweise Tw setzen.
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