Plastizitätstheorie Werkstoffmechanik Fertigung Ergebnisse eines Forschungsschwerpunktes der Deutschen Forschungsgemeinschaft Herausgegeben:Kienzle, Otto;Mitarbeit:Dohmen, H. G.
Plastizitätstheorie Werkstoffmechanik Fertigung Ergebnisse eines Forschungsschwerpunktes der Deutschen Forschungsgemeinschaft Herausgegeben:Kienzle, Otto;Mitarbeit:Dohmen, H. G.
Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft hat im Jahre 1956 die Bildung eines Schwerpunktprogrammes "Mechanische Umformtech nik" beschlossen. Entscheidende Ziele dieser MaBnahme sollten die Ent wicklung des Fachgebietes, die Forderung des wissenschaftlichen Nach wuchses und des Kontaktes der Wissenschaftler untereinander sein. Es darf festgestellt werdcn, daB dieses Programm in allen Punkten auBerordentlich erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Die Mecha nische Umformtechnik hat an den Hochschulen groBe Beachtung gefun den; nicht weniger als 8 Berufungen sind aus dem Kreis der…mehr
Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft hat im Jahre 1956 die Bildung eines Schwerpunktprogrammes "Mechanische Umformtech nik" beschlossen. Entscheidende Ziele dieser MaBnahme sollten die Ent wicklung des Fachgebietes, die Forderung des wissenschaftlichen Nach wuchses und des Kontaktes der Wissenschaftler untereinander sein. Es darf festgestellt werdcn, daB dieses Programm in allen Punkten auBerordentlich erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Die Mecha nische Umformtechnik hat an den Hochschulen groBe Beachtung gefun den; nicht weniger als 8 Berufungen sind aus dem Kreis der beteiligten Wissenschaftler erfolgt. 1m vorliegenden Band sind die wissenschaftlichen Ergebnisse einer 9jahrigen Forderung dieses im Hinblick auf die gesamte Volkswirtschaft so wichtigen Teilgebietes der Fertigungstechnik unter Bezug auf das z. T. weit verstreute Schrifttum, dargelegt. Es verdicnt besonders hervorgehoben zu werden, daB dieses den Stand der Umformtechnik umfassende Werk nur dadurch zustande kommen konnte, daB die beteiligten Wissenschaftler in beispielhafter Weise das in einzelnen Forschungsvorhaben erarbeitete Material in geschlossenen Themen dargestellt und zusammengefiigt haben. Forscher aus verschie denen Disziplinen haben im Verlaufe der Forderjahre eine gemeinsame Sprache gefunden. Die hervorragende Kooperation von Metallkundlern, Plastizitatsmechanikern und Fertigungstechnikern im Schwerpunkt findet in diesem Werk ihren sichtbaren Ausdruck. Unser Dank gilt allen Personlichkeiten, die bei den Beratungen mit gewirkt und die Zusammenstellung des umfangreichen Materials iiber nom men haben. Ganz besonders aber sei dem Herausgeber, Herrn Pro fessor KIENZLE, fiir seine miihevolle Arbeit im Dienste der Wissenschaft gedankt.
0 Einführung.- 1 Plastizitätstheorie. Ihre Entwicklung und ihr derzeitiger Stand als eine der Grundlagen der Umformtechnik.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Die ältere Entwicklung der Plastizitätstheorie (bis 1945).- 1.2.1 Die Zeit bis 1920.- 1.2.2 Die Zeit von 1920 bis 1945.- 1.3 Die Entwicklung von 1945 bis etwa 1956.- 1.4 Die Entwicklung seit etwa 1956.- 1.5 Schlußbemerkungen.- Schrifttum zu 1.- 2 Physikalische Grundlagen der plastischen Formgebung.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Fließkurven von reinen Metallen.- 2.2.1 Temperaturen bei und unterhalb Raumtemperatur, übliche Formänderungsgeschwindigkeiten, kleine Verformungen.- 2.2.1.1 Korngrößenabhängigkeit der Fließspannung, Überschneidungserscheinungen, Aufteilung der Körner.- 2.2.1.2 Extrapolierte Fließkurven und Verfestigungskurven der Einkristalle.- 2.2.1.3 Verlauf und Bereichseinteilung der Fließkurve, Gleitlinien und Versetzungsgefüge.- 2.2.1.4 Temperatur- und Geschwindigkeitsabhängigkeit der Fließspannung, Aktivierungsanalyse.- 2.2.2 Temperaturen oberhalb Raumtemperatur, hohe Formänderungsgeschwindigkeiten, hohe Verformungen.- 2.3 Fließkurven von Legierungen.- 2.3.1 Streckgrenzerscheinungen und Lüdersbandausbreitung.- 2.3.2 Korngrößenabhängigkeit der Fließspannung.- 2.3.3 Extrapolierte Fließkurven und Verfestigungskurven von Einkristallen.- 2.3.4 Verlauf und Bereichseinteilung der Fließkurve, Gleitlinien und Versetzungsgefüge.- 2.3.5 Konzentrations-, Geschwindigkeits- und Temperaturabhängigkeit der Fließspannung, Aktivierungsanalyse.- 2.4 Härte.- 2.5 Zusammenfassung.- Schrifttum zu 2.- 3 Texturen als Ursache anisotropen Verhaltens bei der Umformung.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Kennzeichnung der Anisotropie.- 3.2.1 Anisotropes Verhalten in der Theorie der bildsamen Formgebung.- 3.2.2 Bestimmung der Flächen- und Dickenanisotropie im Zugversuch.- 3.3 Anisotropie und Textur (Texturverfestigung).- 3.3.1 Texturverfestigung bei kubischen Metallen.- 3.3.2 Texturverfestigung bei hexagonalen und sonstigen Metallen.- 3.4 Anisotropie beim Tiefziehen von Blechwerkstücken.- 3.4.1 Anisotropie und Zipfelbildung.- 3.4.2 Bedeutung der Dickenanisotropie (R-Wert) und der Texturver-festigung für das Tiefziehen.- 3.5 Einfluß der Zusammensetzung und der Herstellbedingungen auf den R-Wert von Tiefzieh-Stahlblechen.- Schrifttum zu 3.- 4 Mechanisches Verhalten des Werkstoffs bei der Umformung.- 4.1 Abgrenzung der rheologischen Eigenschaften des Werkstoffes.- 4.1.1 Elastisches Verhalten.- 4.1.2 Plastisches Verhalten.- 4.1.3 Viskoses Verhalten.- 4.2 Die Formänderungsfestigkeit als mechanische Grundgröße des plastischen Zustandes.- 4.2.1 Definition von Vergleichswerten für Spannung, Formänderung und Formänderungsgeschwindigkeit.- 4.2.2 Messung der Formänderungsfestigkeit in Abhängigkeit von ?v, ?v und Temperatur.- 4.2.2.1 Einfluß der Formänderung.- 4.2.2.2 Einfluß der Formänderungsgeschwindigkeit.- 4.2.2.3 Einfluß der Temperatur.- 4.2.2.4 Meßverfahren für die Formänderungsfestigkeit kf - Allgemeines.- 4.2.2.5 Messen von kf bei Zugbeanspruchung.- 4.2.2.6 Messen von kf bei Druckbeanspruchung.- 4.2.2.7 Messen von kf bei Schubbeanspruchung.- 4.2.2.8 Messen von kf bei zusammengesetzter Beanspruchung.- 4.2.2.9 Vergleich der Meßverfahren.- 4.2.3 Fließkurven von Modellwerkstoffen.- 4.3 Einfluß der Umformung auf andere mechanische Eigenschaften.- 4.3.1 Statische Festigkeitseigenschaften.- 4.3.2 Dauerfestigkeit.- 4.3.3 Zähigkeitseigenschaften.- 4.3.4 Elastizitätsmodul.- 4.3.5 Einfluß der Umformung in Verbindung mit einer Wärmebehandlung.- Schrifttum zu 4.- 5 Massivumformung von Werkstücken.- 5.1 Gemeinsame Gesichtspunkte.- 5.1.1 Einflüsse von Werkstückstoffen und Werkzeugstoffen.- 5.1.1.1 Armierung von Werkzeugen.- 5.1.1.2 Widerstand gegen Verschleiß.- 5.1.2 Modelltechnik.- 5.1.3 Genauigkeitsfragen.- 5.2 Kaltwalzen von Werkstücken.- 5.2.1 Die Rille als Formelement.- 5.2.2 Drückwalzen.- 5.2.3 Glattwalzen.- 5.3 Preßverfahren.- 5.3.1 Stauchen.- 5.3.1.1 Stauchen zylindrischer Körper.- 5.3.1.2 Anstauchen.- 5.3.1.3 Radiales Stauchen.- 5.3.2 Gesenkschmieden.- 5.3.3 Rundkneten.- 5.3.4 Fließpressen.- 5.3.4.1 Kaltfließpressen.- 5.3.4.2 Warmfließpressen.- 5.3.5 Fügen durch Fließpressen.- 5.4 Stand und Ausblick.- Schrifttum zu 5.- 6 Blechumformung bei Werkstücken.- 6.1 Biegen.- 6.1.1 Einfaches Biegen.- 6.1.2 Walzprofilieren.- 6.1.3 Hochkantbiegen.- 6.1.4 Biegen von Rohren.- 6.1.5 Rückfederung.- 6.2 Tiefziehen.- 6.2.1 Tiefziehen mit Niederhalter.- 6.2.2 Tiefziehen ohne Niederhalter.- 6.2.3 Tiefziehen mit flüssigen Wirkmedien.- 6.3 Sonstige Verfahren.- 6.3.1 Kragenziehen.- 6.3.2 Durchsetzen.- 6.3.3 Hochgeschwindigkeitsverfahren.- Schrifttum zu 6.- 7 Oberfläche und Kaltumformung.- 7.1 Der Aufbau technischer Oberflächen.- 7.1.1 Die innere Grenzschicht.- 7.1.2 Die äußere Grenzschicht.- 7.2 Mikrogeometrie umgeformter Oberflächen.- 7.2.1 Oberflächenmeßgrößen und Kennwerte.- 7.2.2 Statistische Angaben.- 7.2.3 Die werkzeugfreie und die werkzeuggebundene Umformung.- 7.3 Neuere Ergebnisse der Reibungsforschung.- 7.3.1 Der Mechanismus der Reibung unter plastischen Formänderungen.- 7.3.2 Der Reibungsvorgang an ungeschmierten Oberflächen.- 7.3.2.1 Der Reibungs- und Verschleißmechanismus.- 7.3.2.2 Die Bedeutung der Paarung.- 7.3.3 Der Reibungsvorgang an geschmierten Oberflächen.- 7.3.3.1 Einflußfaktoren bei hydrodynamischen und hydrostatischen Reibungsbedingungen.- 7.3.3.2 Einflußfaktoren bei Grenzreibung.- 7.3.3.3 Einflußfaktoren bei Mischreibung.- 7.4 Reibung und Schmierung in der Kaltumformung.- 7.4.1 Verfahrensbedingte Einflüsse.- 7.4.2 Schmierungsbedingte Einflüsse.- 7.4.3 Werkstoffbedingte Einflüsse.- 7.4.3.1 Werkzeugstoff.- 7.4.3.2 Werkstückstoff.- 7.4.4 Zusammenfassung zu Reibung und Verschleiß.- 7.5 Reibung und Oberflächenwandlung bei einigen technischen Kaltum-formverfahren.- 7.5.1 Stab- und Drahtziehen.- 7.5.1.1 Verfahrensbedingte Einflüsse.- 7.5.1.2 Schmierung.- 7.5.1.3 Oberflächenwandlung.- 7.5.2 Tiefziehen.- 7.5.2.1 Verfahrensbedingte Einflüsse.- 7.5.2.2 Schmierung.- 7.5.2.3 Oberflächenwandlung.- Schrifttum zu 7.
0 Einführung.- 1 Plastizitätstheorie. Ihre Entwicklung und ihr derzeitiger Stand als eine der Grundlagen der Umformtechnik.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Die ältere Entwicklung der Plastizitätstheorie (bis 1945).- 1.2.1 Die Zeit bis 1920.- 1.2.2 Die Zeit von 1920 bis 1945.- 1.3 Die Entwicklung von 1945 bis etwa 1956.- 1.4 Die Entwicklung seit etwa 1956.- 1.5 Schlußbemerkungen.- Schrifttum zu 1.- 2 Physikalische Grundlagen der plastischen Formgebung.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Fließkurven von reinen Metallen.- 2.2.1 Temperaturen bei und unterhalb Raumtemperatur, übliche Formänderungsgeschwindigkeiten, kleine Verformungen.- 2.2.1.1 Korngrößenabhängigkeit der Fließspannung, Überschneidungserscheinungen, Aufteilung der Körner.- 2.2.1.2 Extrapolierte Fließkurven und Verfestigungskurven der Einkristalle.- 2.2.1.3 Verlauf und Bereichseinteilung der Fließkurve, Gleitlinien und Versetzungsgefüge.- 2.2.1.4 Temperatur- und Geschwindigkeitsabhängigkeit der Fließspannung, Aktivierungsanalyse.- 2.2.2 Temperaturen oberhalb Raumtemperatur, hohe Formänderungsgeschwindigkeiten, hohe Verformungen.- 2.3 Fließkurven von Legierungen.- 2.3.1 Streckgrenzerscheinungen und Lüdersbandausbreitung.- 2.3.2 Korngrößenabhängigkeit der Fließspannung.- 2.3.3 Extrapolierte Fließkurven und Verfestigungskurven von Einkristallen.- 2.3.4 Verlauf und Bereichseinteilung der Fließkurve, Gleitlinien und Versetzungsgefüge.- 2.3.5 Konzentrations-, Geschwindigkeits- und Temperaturabhängigkeit der Fließspannung, Aktivierungsanalyse.- 2.4 Härte.- 2.5 Zusammenfassung.- Schrifttum zu 2.- 3 Texturen als Ursache anisotropen Verhaltens bei der Umformung.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Kennzeichnung der Anisotropie.- 3.2.1 Anisotropes Verhalten in der Theorie der bildsamen Formgebung.- 3.2.2 Bestimmung der Flächen- und Dickenanisotropie im Zugversuch.- 3.3 Anisotropie und Textur (Texturverfestigung).- 3.3.1 Texturverfestigung bei kubischen Metallen.- 3.3.2 Texturverfestigung bei hexagonalen und sonstigen Metallen.- 3.4 Anisotropie beim Tiefziehen von Blechwerkstücken.- 3.4.1 Anisotropie und Zipfelbildung.- 3.4.2 Bedeutung der Dickenanisotropie (R-Wert) und der Texturver-festigung für das Tiefziehen.- 3.5 Einfluß der Zusammensetzung und der Herstellbedingungen auf den R-Wert von Tiefzieh-Stahlblechen.- Schrifttum zu 3.- 4 Mechanisches Verhalten des Werkstoffs bei der Umformung.- 4.1 Abgrenzung der rheologischen Eigenschaften des Werkstoffes.- 4.1.1 Elastisches Verhalten.- 4.1.2 Plastisches Verhalten.- 4.1.3 Viskoses Verhalten.- 4.2 Die Formänderungsfestigkeit als mechanische Grundgröße des plastischen Zustandes.- 4.2.1 Definition von Vergleichswerten für Spannung, Formänderung und Formänderungsgeschwindigkeit.- 4.2.2 Messung der Formänderungsfestigkeit in Abhängigkeit von ?v, ?v und Temperatur.- 4.2.2.1 Einfluß der Formänderung.- 4.2.2.2 Einfluß der Formänderungsgeschwindigkeit.- 4.2.2.3 Einfluß der Temperatur.- 4.2.2.4 Meßverfahren für die Formänderungsfestigkeit kf - Allgemeines.- 4.2.2.5 Messen von kf bei Zugbeanspruchung.- 4.2.2.6 Messen von kf bei Druckbeanspruchung.- 4.2.2.7 Messen von kf bei Schubbeanspruchung.- 4.2.2.8 Messen von kf bei zusammengesetzter Beanspruchung.- 4.2.2.9 Vergleich der Meßverfahren.- 4.2.3 Fließkurven von Modellwerkstoffen.- 4.3 Einfluß der Umformung auf andere mechanische Eigenschaften.- 4.3.1 Statische Festigkeitseigenschaften.- 4.3.2 Dauerfestigkeit.- 4.3.3 Zähigkeitseigenschaften.- 4.3.4 Elastizitätsmodul.- 4.3.5 Einfluß der Umformung in Verbindung mit einer Wärmebehandlung.- Schrifttum zu 4.- 5 Massivumformung von Werkstücken.- 5.1 Gemeinsame Gesichtspunkte.- 5.1.1 Einflüsse von Werkstückstoffen und Werkzeugstoffen.- 5.1.1.1 Armierung von Werkzeugen.- 5.1.1.2 Widerstand gegen Verschleiß.- 5.1.2 Modelltechnik.- 5.1.3 Genauigkeitsfragen.- 5.2 Kaltwalzen von Werkstücken.- 5.2.1 Die Rille als Formelement.- 5.2.2 Drückwalzen.- 5.2.3 Glattwalzen.- 5.3 Preßverfahren.- 5.3.1 Stauchen.- 5.3.1.1 Stauchen zylindrischer Körper.- 5.3.1.2 Anstauchen.- 5.3.1.3 Radiales Stauchen.- 5.3.2 Gesenkschmieden.- 5.3.3 Rundkneten.- 5.3.4 Fließpressen.- 5.3.4.1 Kaltfließpressen.- 5.3.4.2 Warmfließpressen.- 5.3.5 Fügen durch Fließpressen.- 5.4 Stand und Ausblick.- Schrifttum zu 5.- 6 Blechumformung bei Werkstücken.- 6.1 Biegen.- 6.1.1 Einfaches Biegen.- 6.1.2 Walzprofilieren.- 6.1.3 Hochkantbiegen.- 6.1.4 Biegen von Rohren.- 6.1.5 Rückfederung.- 6.2 Tiefziehen.- 6.2.1 Tiefziehen mit Niederhalter.- 6.2.2 Tiefziehen ohne Niederhalter.- 6.2.3 Tiefziehen mit flüssigen Wirkmedien.- 6.3 Sonstige Verfahren.- 6.3.1 Kragenziehen.- 6.3.2 Durchsetzen.- 6.3.3 Hochgeschwindigkeitsverfahren.- Schrifttum zu 6.- 7 Oberfläche und Kaltumformung.- 7.1 Der Aufbau technischer Oberflächen.- 7.1.1 Die innere Grenzschicht.- 7.1.2 Die äußere Grenzschicht.- 7.2 Mikrogeometrie umgeformter Oberflächen.- 7.2.1 Oberflächenmeßgrößen und Kennwerte.- 7.2.2 Statistische Angaben.- 7.2.3 Die werkzeugfreie und die werkzeuggebundene Umformung.- 7.3 Neuere Ergebnisse der Reibungsforschung.- 7.3.1 Der Mechanismus der Reibung unter plastischen Formänderungen.- 7.3.2 Der Reibungsvorgang an ungeschmierten Oberflächen.- 7.3.2.1 Der Reibungs- und Verschleißmechanismus.- 7.3.2.2 Die Bedeutung der Paarung.- 7.3.3 Der Reibungsvorgang an geschmierten Oberflächen.- 7.3.3.1 Einflußfaktoren bei hydrodynamischen und hydrostatischen Reibungsbedingungen.- 7.3.3.2 Einflußfaktoren bei Grenzreibung.- 7.3.3.3 Einflußfaktoren bei Mischreibung.- 7.4 Reibung und Schmierung in der Kaltumformung.- 7.4.1 Verfahrensbedingte Einflüsse.- 7.4.2 Schmierungsbedingte Einflüsse.- 7.4.3 Werkstoffbedingte Einflüsse.- 7.4.3.1 Werkzeugstoff.- 7.4.3.2 Werkstückstoff.- 7.4.4 Zusammenfassung zu Reibung und Verschleiß.- 7.5 Reibung und Oberflächenwandlung bei einigen technischen Kaltum-formverfahren.- 7.5.1 Stab- und Drahtziehen.- 7.5.1.1 Verfahrensbedingte Einflüsse.- 7.5.1.2 Schmierung.- 7.5.1.3 Oberflächenwandlung.- 7.5.2 Tiefziehen.- 7.5.2.1 Verfahrensbedingte Einflüsse.- 7.5.2.2 Schmierung.- 7.5.2.3 Oberflächenwandlung.- Schrifttum zu 7.
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