Innenhochdruckumformen von Magnesiumrohren bei Erwärmung der Ausgangsteile über das Wirkmedium

Der vorliegende Abschlussbericht behandelt das Warm-Innenhochdruckumformen (W-IHU) von Magnesiumrohren. Die Erwärmung der Ausgangsteile erfolgt primär über das Wirkmedium, ergänzt durch eine Werkzeugerwärmung.

Gegenstand der Untersuchungen sind dabei die folgenden Schwerpunkte:

wissenschaftlich-technische Konzipierung, Entwicklung und Realisierung einer Versuchsanlage zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren,
Umformtechnische Untersuchungen zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren.

Im Stand der Technik wird zunächst der Werkstoff Magnesium beschrieben, wobei insbesondere auf seine Eigenschaften und Verwendung als Konstruktionswerkstoff eingegangen wird. Darüber hinaus wird der Stand der Forschung zur Mg-Blechumformung beschrieben und bewertet.

Die im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes entwickelte Versuchanlage zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren wird ausführlich beschrieben.

Dabei werden die Komponenten der Anlage erläutert und der Funktionsablauf des W-IHU-Prozesses beschrieben. Separat werden die Temperaturmessung und die Temperaturverteilung behandelt. In der umfassenden Beschreibung der W-IHUVersuchsanlage widerspiegelt sich die wissenschaftlich-technische Entwicklungsarbeit bezüglich konstruktiver Auslegung und der Steuerung bzw. Regelung des Prozesses.

Die stranggepressten und die längsnahtgeschweißten Rohre aus der Mg-Legierung AZ31 werden hinsichtlich ihrer stofflichen und geometrischen Ausgangsteileigenschaften dokumentiert. Für den Grundvorgang Innenhochdruckumformen des Formelementes "Zylindrische Aufweitung" werden zu den Verfahrensvarianten Innenhochdruckweiten und Innenhochdruckweitstauchen bestimmende Verfahrensparameter und -grenzen ermittelt und dargestellt. Haupteinflussparameter sind dabei der Formelementdurchmesser, die Wirkmedientemperatur sowie der axiale Nachschiebeweg.

In Abhängigkeit dieser Einflüsse werden charakteristische Prozessfenster angegeben.

Die nach dem Umformvorgang vorliegenden Endteile werden hinsichtlich ihrer stofflichen und geometrischen Eigenschaften über Härte-, Wanddicken- sowie Formelementradienmessungen bewertet. Zusätzlich wird der Einfluss der Werkzeugtemperatur auf den Umformvorgang untersucht.

Mit den Erkenntnissen zur technischen Umsetzung einer Versuchsanlage sowie den dargestellten Ergebnissen zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren wird eine wichtige Grundlage für die Realisierung dieser Verfahrensvariante und ihre Weiterentwicklung für eine industrielle Nutzung, insbesondere im Hinblick auf innovative Leichtbaulösungen, geschaffen.