Nachbearbeitung von Fließpressteilen

Die Herstellkosten von Drehteilen in der Großserie lassen sich durch Reduzierung von Maschinen- Bearbeitungszeiten und des Materialeinsatzes senken. Ein klassischer Ansatz zur Reduzierung von Bearbeitungszeiten auf dem CNC- Bearbeitungszentrum ist der Einsatz von Formplatten, ein anderer Ansatz ist der Einsatz von CNC- Bearbeitungsautomaten mit mehreren Spindeln, dem sogenannten Mehrspindler. Unser Unternehmen verfolgt einen weiteren Ansatz, indem wir spezifische Fertigungstechnologien nutzen, um einen optimierten und endformnahen Umformrohling zu entwickeln. Dazu arbeiten wir mit einem Netzwerk von Fließpressern zusammen, um je nach Anforderung an das Teil den Zulieferer mit der passenden Technologie zu nutzen. Der Vorteil bei PENTACON als „neutraler“ Anwender von optimierten Halbzeugen in der Großserienzerspanung gegenüber dem weiterverarbeitenden Hersteller der Halbzeuge ist: Sie bekommen den „maßgeschneiderten“ und kostenoptimalen Rohling sowie Bearbeitungsprozess aus einem breiten technologischen Spektrum und Lieferantennetzwerk. Als Faustformel gilt, dass sich ab einem Zerspanungsvolumen von 25% ein Preisvorteil gegenüber Herstellung von der Stange erzielen lässt.

Da der Rohling in Teilbereichen fertig umgeformt oder konturnah entworfen wird bleibt für die Zerspanung für gewöhnlich noch partiell ein fertigungsgerechtes Aufmaß je nach Kontur von ca. 0,1 bis 0,5 mm bestehen. Dieses Aufmaß kann der CNC- Bearbeitungsautomat in einem Span überdrehen und spart gegenüber Stangenbearbeitung erheblich Zykluszeit. Je nach Bauteil ist jedoch abzuwägen, wie weit man Sich der Endform nähert und dadurch gegebenenfalls zusätzliche Pressstufen und damit komplexere sowie teurerer Werkzeuge und Anlagen notwendig werden. Eine einfache bzw. umformgerechte Geometrie ermöglicht damit einen produktiveren und kostengünstigeren Umformprozess. Hier entscheiden wir auf Basis unserer langjährigen Erfahrung, wo für den Gesamtprozess mit Rohling und Zerspanung das Kostenoptimum liegt. Ferner fallen deutlich weniger Späne an, welche sonst in die Materialpreiskalkulation als direkter Materialpreis eingehen würde. Darüber hinaus findet durch das Fließpressen eine Änderung der Festigkeitseigenschaften statt. Insbesondere erhöhen sich die Streckgrenze und die Härte. So lassen sich durch diese Technologie Festigkeitseigenschaften auch bei Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erreichen, die sonst nur durch den Einsatz von legierten Stählen erreicht werden.

Derzeit verfügen wir über einem Maschinenpark zur automatischen Bearbeitung von Einlegeteilen bis zu einem max. Durchmesser von 50 mm und einer Teilelänge von 60 mm. Andere Dimensionen werden manuell eingelegt und bearbeitet. Alle CNC- Bearbeitungsautomaten sind derzeit in der Lage, eine Bearbeitung in axialer Richtung sowie axiale Bohrungen auszuführen.

Die grundsätzliche Umformbarkeit bzw. Herstellung des geometrisch optimalen Rohlings ist ein Zusammenspiel von Geometrie und Material, welche oft auch mit der Kenngröße Umformgrad beschrieben wird. Allgemein kann man sagen, dass mit sehr gut umformbaren Stählen im gleichen Prozess schwierigere Geometrien realisiert werden können. Bei der Betrachtung des Nutzens dieser Technologie muss man früh in der Entwicklungsphase das in Frage kommende Material mit betrachten, denn nicht jedes Material lässt sich problemlos kalt umformen. Für das Kalt-Fließpressen oder Kaltstauchen zum Beispiel eignen sich weitestgehend Stähle, welche im weichgeglühten Zustand eine hohe Dehnung aufweisen. Auswahl gut kalt-umformbarer Stähle: C4C, C8C, C10C, C15C, 42CrMo4, 35B2, 38B2, 19MnB4 (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) Bei zuvor aufgeführten Stählen stellen die borlegierten Stähle eine Besonderheit dar. Diese Legierungen zeichnet im Rohzustand eine gute Umformbarkeit und nach der Wärmebehandlung eine vergleichsweise hohe Festigkeit aus. Diese Stahlgüten kommen zum Beispiel branchenübergreifend bei Verbindungselementen zum Einsatz.

Stößt die Kalt-Umformung hinsichtlich Geometrie und Material an seine Grenzen, so dass im Umformwerkzeug kein stabiler Prozess mehr sichergestellt werden kann, sollte als Alternative die Technologie Halb-Warm-Umformung in Betracht gezogen werden. Beim Halb-Warm-Umformen wird das Bauteil induktiv „vorgewärmt“ bis zu einem Punkt, an dem der Umformgrad fertigungsgerecht gesenkt, jedoch noch nicht das Gefüge ähnlich beim Härten verändert wird. Die höheren Prozesskosten sind durch Reduktion des Zerspanungsaufwandes und des Materialeinsatzes zu kompensieren. Das größte Potential birgt dieses Verfahren bei schwer zerspanbaren und kostenintensiven Sonderlegierungen. Beispiele aus dem Bereich des Halb-Warm-Fleißpressens: 1.4108, 1.4429, 1.4435

Folgende Materialien setzen wir erfolgreich ein:

Anwendungsbeispiel

Gegenübergestellt ist als Material Stange und Fließpressteil. Daran ist das eingesparte Material deutlich zu erkennen. Gleichzeitig erhöht sich durch das Fließpressen die Materialfestigkeit deutlich.