Druckumformen: Freiformen

Die Definition für das Freiformen nach DIN 8583-3 lautet:

Druckumformen mit nicht oder nur teilweise die Form eines Werkstückes enthaltenden, gegeneinander bewegten Werkzeugen. Die Werkstückform entsteht dabei durch freie oder festgelegte Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück (kinematische Gestalterzeugung).

Stauchen

Die Definition für das Stauchen nach DIN 8583-3 lautet:

Freiformen, wobei eine Werkstückabmessung zwischen meist ebenen, parallelen Wirkflächen (Stauchbahnen) vermindert wird. Dabei ist die Stauchbahn stets größer als die gedrückte Werkstückfläche.

Vor dem Stauchen

Nach dem Stauchen

Verwendete Formelzeichen

ε	[%]	bezogene Stauchung
ηf	[%]	Formänderungswirkungsgrad
ηM	[%]	Maschinenwirkungsgrad
µ		Reibwert
φ	[%]	Umformgrad
a	[Nmm/mm2]	bezogene spezifische Formänderungsarbeit
A0	[mm2]	Ausgangsquerschnitt
A1	[mm2]	umgeformter Querschnitt
b0	[mm]	Ausgangsbreite
b1	[mm]	Breite am Ende des Stauchens
d0	[mm]	Ausgangsdurchmesser
d1	[mm]	Durchmesser nach dem Umformen
F	[N]	Umformkraft
Fm	[N]	mittlere Stauchkraft
h0	[mm]	Werkstückdicke vor der Bearbeitung
h1	[mm]	Werkstückdicke nach der Bearbeitung
kf0	[N/mm2]	Formänderungsfestigkeit vor der Umformung
kfE	[N/mm2]	Formänderungsfestigkeit am Ende der Umformung
kfm	[N/mm2]	mittlere Formänderungsfestigkeit
l	[mm]	Rohlingslänge
l0	[mm]	Ausgangslänge
l1	[mm]	Länge am Ende des Stauchens
Pa	[W]	Leistungsbedarf
s	Stauchverhältnis
V	[mm3]	an der Umformung beteiligtes Volumen
V0	[mm3]	Volumen des Rohlings
V1	[mm3]	Volumen nach dem Umformen
Vd	[mm3]	Volumen des Drahtabschnittes
Vk	[mm2]	Volumen der Kugel
W	[Nm]	Umformarbeit

Formeln

Rohlänge

$$\begin{gathered} h_0=h_1·\frac{{d_1}^2}{{d_0}^2} Bei runden Werkstücken \\ {h}_0=\frac{h_1·l_1·b_1}{l_0·b_0} Bei rechteckigen Werkstücken \end{gathered}$$

Stauchverhältnis

$s=\frac{h_0}{d_0}=\frac{h_0}{h_1}=\frac{l}{d_0}$

Stauchungsgrad

$\phi =\left(\ln \frac{h_0}{h_1}\right)·100$

Mittlere Stauchkraft

$F_m=A_1·k_{fm}·\left(1+\frac{1}{3}·\mu ·\frac{d_1}{h_1}\right)$

Umformarbeit

$W=\frac{V·k_{fm}·\phi }{{\eta }_f}$

Ausgangsdurchmesser

$d_0=\sqrt[3]{\frac{4·V}{\pi ·s}}$

Leistungsbedarf

$P_a=\frac{W·n}{\eta M·60}$

Mittlere Formänderungsfestigkeit

$$\begin{gathered} k_{fm}=\frac{k_{f0}+k_{fE}}{2} \\ {k}_{fm}=\frac{a}{\phi } \end{gathered}$$

Volumen des Drahtabschnitts

$V_d=\frac{d^2·\pi }{4}·l$

Volumen der Kugel

$V_K=\frac{D^3·\pi }{6}$ $k_{fe}\stackrel{\wedge}{=}{k}_{fl}$

Ausgangslänge

$l_0=\frac{{d_1}^2}{{d_0}^2}·h_1$

bezogene Stauchung

$\epsilon =\frac{h_0–h_1}{h_1}·100$