Friction-Spinning Versuchsstand
Final Report Abstract
Das neue inkrementelle Umformverfahren Reibdrücken ist ein innovativer Ansatz, der durch Integration von Reibprozessen in Kombination mit Prozesselementen des Drückens, eine prozessintegrierte Erwärmung im Werkstück realisiert. Die selbstinduzierte partielle Wärmeerzeugung führt zu einer signifikanten Erhöhung der Duktilität des Materials und ermöglicht eine deutliche Erweiterung der herstellbaren Geometrien sowie eine lokale und definierte Einstellung der Werkstoffeigenschaften. Durch die neuen Möglichkeiten des Großgerätes konnten Untersuchungen in den nachfolgend aufgelisteten Bereichen durchgeführt werden, die zu zahlreichen neuen Erkenntnissen führten. Grundlegende Untersuchungen reibungsunterstützer Umformvorgänge: Weiterführung von grundlegenden Forschungsarbeiten zu Wirkung und Wechselwirkung von Prozess- und Werkzeugparametern in einem deutlich größeren Parameterraum (z.B. durch die jetzt verfügbaren Drehzahlen bis über 3000 U/min). - Analyse der erreichbaren Form- und Maßgenauigkeiten bzw. deren Reproduzierbarkeit durch exakter positionierbare bzw. steifere Vorschubeinheiten. Konzeption, Realisierung und Untersuchung von neuen Werkzeugsystemen: Ableiten von steiferen Werkzeuggeometrien zum Erreichen von höheren Flächenpressungen. - Erweiterung des herstellbaren Werkstückspektrums durch die mit dem Versuchsstand möglichen neuen Werkzeuggeometrien und Hilfsachsen. Erforschung von neuen Prozessführungsstrategien: Durchführung von Arbeiten zur gezielten Einbringung/Einstellung von Materialeigenschaftsübergängen bzw. Gradierungen (schärferer oder weicherer Übergang); zur Ausweitung auf weitere Halbzeugarten (Vierkantprofile usw.); zum Herstellen von Bauteilen mit größeren Aufweitverhältnissen, mit variabler Mantellinienkontur sowie nicht rotationssymmetrische Bauteile. - Fertigung von komplex-zusammengesetzten Strukturen durch eine Mehrstellenbearbeitung in einer komplexen Prozesskette. Neuer Untersuchungsschwerpunkt „Fügbarkeit von Hybridwerkstoffen“: Durch das Reibdrücken konnten erfolgreich Fügeverbindungen unter Einsatz von verschiedenen Halbzeugen hergestellt werden. Zu nennen ist hier u.a.: Fügen durch Formschluss bei Aluminium/Aluminium; Fügen von Aluminium/Kupfer durch eine metallische Bindung (Aufbrechen der Oxidschichten).
Publications
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Analysis of the surface roughness obtained in a friction spinning process based on empirical models. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology Vol. 74 (Issue 9 - 12), 2014, S. 1655-1665
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Fatigue Crack Extension in an Incrementally Formed Tube. Procedia Materials Science of 20th European Conference on Fracture Vol. 3, 2014, S. 1884-1889
Stein, T., Brueckner-Foit, A., Lossen, B. & Homberg, W.
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Friction-Spinning – Interesting approach to the manufacture of complex sheet metal parts and tubes. In: Mori, T.I.A.K.i. (Hrsg.), Procedia Engineering of the 11th ICTP Vol. 81, Elsevier, Nagoya, Japan, 2014, S. 2379-2384
Lossen, B. & Homberg, W.
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Friction-Spinning – Influence of Tool and Machine Parameters on the Surface Texture. Key Engineering Materials 651-653, 2015
Lossen, B. & Homberg, W.
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Friction-Spinning – Innovative opportunity for overcoming process limits in spinning processes. In: 60 Excellent Inventions in Metal Forming. Tekkaya, A.E. and Homberg, W. and Brosius, A. (Hrsg.), , Springer Vieweg, Berlin, 2015
Homberg, W. & Lossen, B.
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Friction-Spinning – Twist Phenomena and the Capability of Influencing Them. ESAFORM2016, Key Engineering Materials, 2016
Lossen, B. & Homberg, W.
