Untersuchungen zum flexiblen radialen Ringwalzen zur Herstellung nicht-axialsymmetrischer nahtloser Ringe auf Radial-Axial Ringwalzwerken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454751242

Der Ringwalzprozess ist ein Umformverfahren zur Herstellung nahtloser Ringe aus unterschiedlichen Werkstoffen in einem breiten Abmessungsspektrum. Die geometrische Flexibilität ist dabei einer der Hauptvorteile dieses Produktionsverfahrens. Die Forderung zur Herstellung möglichst endkonturnaher Geometrien zur Einsparung von Material- und Nachbearbeitungsaufwand führte in der Vergangenheit zur Entwicklung von Prozessen zur radialen und axialen Profilierung durch Einsatz konturierter Werkzeuge. Durch Einsatz innovativer Werkzeug- und Prozessführungskonzepte konnte auch die geometrische Vielfalt der herstellbaren Geometrien erhöht werden ohne die Flexibilität des Prozesses einzuschränken, wie es durch konturierte Werkzeuge der Fall ist. Alle diese Prozessvarianten ermöglichen die Herstellung von konturierten Ringen mit in Umfangsrichtung konstant bleibendem Querschnitt. Es gibt z.B. für exzentrische Lager Bedarf an nahtlos gefertigten Ringen, die keinen konstanten Querschnitt über den Umfang des Rings aufweisen, welche jedoch bisher nicht über den Ringwalzprozess herstellbar sind.Das Ziel des beschriebenen Vorhabens ist die Weiterentwicklung des Ringwalzprozesses in der Art, dass die endkonturnahe Fertigung exzentrischer Ringgeometrien ermöglicht wird. Dies kann durch eine gezielte Zu- und Auffahrbewegung der Dornwalze abhängig von der Rotation des Rings in der Anlage erzeugt werden. Eine dazu notwendige Vorrichtung zur Messung der Ringrotation wurde bereits in Vorarbeiten an beiden Zentrierrollen der am Institut für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen University befindlichen Ringwalzanlage angebracht. Die bereitgestellten Informationen sollen in die Anlagensteuerung rückgeführt werden und in Echtzeit zur Steuerung der Werkzeugbewegungen zur Verfügung stehen. Ebenfalls wurden mit Hilfe eines bestehenden Finite Elemente Modells die prinzipielle Herstellbarkeit solcher Ringgeometrien durch die o.g. Prozessführung gezeigt. Dabei wurde vereinfacht ein Referenzpunkt auf dem Ring zur Steuerung der Dornwalzenbewegung verwendet. Hier besteht die Notwendigkeit zur Simulation der im Experiment verwendeten Methode, um auch Effekte des schlupfbehafteten Kontakts der Zentrierrolle(n) mit dem Ring zu berücksichtigen. In weiteren Schritten sollen Einflussgrößen und Prozessgrenzen simulativ identifiziert werden. Nach erfolgreicher Implementierung der Messtechnik und Umsetzung der Werkzeugbewegungen werden diese experimentell anhand zweier Zielgeometrien mit unterschiedlichen Höhen-zu-Wanddicken Verhältnissen verifiziert und ggf. weitere Einflüsse identifiziert. Es wird erwartet, dass die erste Geometrie vergleichsweise gut herstellbar ist während für die zweite Geometrie durch eine geringe Steifigkeit engere geometrische Grenzen erwartet werden. Eine zweite Projektphase stellt eine Verbesserung der Prozessführung, die Herstellung von Ringen mit mehreren Verdickungen sowie den Effekt unterschiedlicher lokaler Aufwalzgrade auf die Mikrostruktur in den Fokus.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen