DIN-Fachbericht 137-2004 《内高压方法收录在 2003-09版DIN 8580及后续系列标准中》.pdf

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1、DIN-Fachbericht 137Einbindung der Innenhochdruck-Verfahrenin die Normenreihe DIN 8580ff Ausgabe 2003-09Peter GrocheChristoph MetzManfred KaufmannB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03DIN-Fachbericht 137

2、Einbindung der Innenhochdruck-Verfahrenin die Normenreihe DIN 8580ff Ausgabe 2003-09B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03DIN-Fachbericht 137Einbindung der Innenhochdruck-Verfahrenin die Normenreihe DIN

3、 8580ff Ausgabe 2003-09Peter GrocheChristoph MetzManfred Kaufmann1. Auflage 2004Herausgeber:DIN Deutsches Institut fr Normung e. V.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03Herausgeber: DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. 2004 Beuth Verlag GmbHBerlin Wien ZrichBurggrafen

4、strae 610787 BerlinTelefon: +49 30 2601-0Telefax: +49 30 2601-1260Internet: www.beuth.deE-Mail: infobeuth.deDas Werk einschlielich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschtzt.Jede Verwertung auerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohneschriftliche Zustimmung des Verlages unzulssig und strafb

5、ar. Das giltinsbesondere fr Vervielfltigungen, bersetzungen, Mikroverfilmungenund die Einspeicherung in elektronischen Systemen. fr DIN-Normen DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin.Die im Werk enthaltenen Inhalte wurden vom Verfasser und Verlagsorgfltig erarbeitet und geprft. Eine Gewhrleis

6、tung fr die Richtigkeitdes Inhalts wird gleichwohl nicht bernommen. Der Verlag haftet nur frSchden, die auf Vorsatz oder grobe Fahrlssigkeit seitens des Verlageszurckzufhren sind. Im brigen ist die Haftung ausgeschlossen.ISBN 3-410-15814-6ISSN 0179-275XB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9N

7、ormCD - Stand 2007-031ZusammenfassungIm Zeitraum von April 2001 bis September 2003 haben Vertreter aus Industrie und Wissenschaft, inZusammenarbeit mit dem Deutschen Institut fr Normung e.V., die Normenreihe DIN 8580ff Begriffe derFertigungsverfahren geprft und berarbeitet. Im Zustndigkeitsbereich d

8、es Normenausschusses Tech-nische Grundlagen (NATG) wurde zu diesem Zweck der Arbeitsausschuss NATG-C.4 Begriffe derFertigungsverfahren gegrndet, dem es gelungen ist, einen sachgerechten Beitrag zur neuen bzw.ergnzenden begrifflichen Normung der DIN 8580ff zu leisten. Ziel des NATG-C.4 war einerseits

9、 die Anpassung der Normenreihe an den Stand der Technik durch Einbe-ziehung neuer Fertigungsverfahren. Andererseits sollte eine redaktionelle berarbeitung der Normen erfol-gen, bei denen aus technischen Grnden keine begriffliche berarbeitung erforderlich ist, damit die gesamteNormenreihe in einer Ne

10、uauflage verffentlicht werden kann. Im Rahmen eines Unterausschusses NATG-C.4.1 Wirkmedienbasiertes Umformen ist auerdem die Ein-bindung von unterschiedlichen Innenhochdruck-Verfahren in die DIN-Normenreihe erarbeitet worden. Der vorliegende Fachbericht beschftigt sich im Speziellen mit der Einbindu

11、ng verschiedener Innenhoch-druck-Verfahren in die Normenreihe DIN 8580ff und der begrifflichen sowie visuellen Darstellung dieser Ver-fahren. Darber hinaus werden grundlegende Sachverhalte der Innenhochdruck-Verfahren diskutiert.1 EinfhrungUnter dem Aspekt der stndig steigenden Anforderungen an mode

12、rne Fertigungstechnologien haben in denletzten zwei Jahrzehnten eine Reihe von Innenhochdruck-Verfahren nach und nach den Weg von derwissenschaftlichen Forschung und Entwicklung in die praxistaugliche Serienanwendung gefunden. Vor allembesitzen in der blechverarbeitenden Industrie Innenhochdruck-Umf

13、ormverfahren eine zunehmende Bedeu-tung und werden durchaus als Alternative zu konventionellen Fertigungsverfahren angesehen. Die Anwen-dungen sind insbesondere in der Automobilindustrie Ende der 90er Jahre rasant gestiegen, wobei neben deranfnglichen Etablierung der Innenhochdruck-Umformung (IHU) i

14、n der Abgastechnik die Vorteile desVerfahrens auch im Bereich der Fahrwerkstechnik und im Karosseriebau genutzt werden. Darber hinauswerden andere Innenhochdruck-Verfahren zum Trennen und Fgen als Zusatzoperationen im Rahmeneines Innenhochdruck-Umformprozesses eingesetzt. Dadurch lsst sich die Wirts

15、chaftlichkeit der Prozessesteigern.1.1 bersicht ber die Normungsarbeit1.1.1 Ziele des Unterausschusses NATG-C.4.1Bislang fanden spezielle Begriffe fr Innenhochdruck-Verfahren, worunter nicht nur Umformverfahren,sondern auch Trenn- und Fgeverfahren mit Innendruck zhlen, keine Nennung in der Normenrei

16、heDIN 8580ff. Fr die verschiedenen Innenhochdruck-Verfahren und deren Weiterentwicklungen haben sichauch deshalb im allgemeinen Sprachgebrauch die unterschiedlichsten Begriffe und Bezeichnungen einge-brgert. Dabei werden oftmals fr ein und denselben Vorgang verschiedene Begriffe verwendet oderBezeic

17、hnungen und Umschreibungen der Prozesse gewhlt, die nicht eindeutig oder unschlssig sind undzu Fehlinterpretationen fhren knnen. Zudem ist der internationale Einfluss durch Begriffe wie beispiels-weise Hydroforming, der hufig im Deutschen mit Hydroumformen oder schlicht Innenhochdruck-Umformen berse

18、tzt wird, als sehr nachhaltig anzusehen. Dies fhrt zur Umschreibung von Innenhoch-druck-Umformvorgngen ohne verfahrenstechnische Eingrenzung, wie beispielsweise in Bezug auf die ein-gesetzten Halbzeuge Hohlprofile oder Blechzuschnitte oder bezglich der grundlegenden Werkzeug-aufbauten. Daher wurde e

19、s seitens des DIN, Deutsches Institut fr Normung e.V., als zwingend erforderlich erachtet,einen Arbeitsausschuss NATG-C.4 Begriffe und Fertigungsverfahren, bestehend aus fachkundigenVertretern aus Industrie und Wissenschaft, zu grnden, in dem auch die Autoren mitgearbeitet haben. DieserAusschuss hat

20、te zur Aufgabe, die mittlerweile veralteten Ausgaben der Normenreihe DIN 8580ff zu prfenund zu berarbeiten. Ziel war, die vorhanden DIN-Normen der Normenreihe DIN 8580ff an den aktuellenStand der Technik anzupassen und redaktionell zu berarbeiten und dabei u. a. neue Fertigungsverfahrenzu bercksicht

21、igen. Im Rahmen eines Unterausschusses NATG-C.4.1 Wirkmedienbasiertes Umformenwurden daher die begrifflichen Definitionen und bildhaften Darstellungen verschiedener Innenhochdruck-Verfahren diskutiert und fr eine Neuauflage der Normenreihe DIN 8580ff erarbeitet. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC

22、9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-032Ergebnis war nach einem ca. 1,5-jhrigen Beratungszeitraum von April 2001 an beginnend, dass die Normen-reihe DIN 8580ff neu herausgegeben und vom Beuth Verlag Berlin als aktuelle Auflage im September 2003(Ausgabe 2003-09) verffentlicht werden konnte.1.1.2 Kurzbersicht

23、 ber eingebundene Innenhochdruck-VerfahrenNach Vereinbarung mit dem Verein Deutscher Ingenieure e.V. in Dsseldorf wurden die verschiedenenInnenhochdruck-Verfahren, wie sie in den VDI-Richtlinien VDI 3146-1 und VDI 3146-2 beschrieben sind, alsGrundlage zur Normung herangezogen (vgl. auch Kap. 1.3) un

24、d in die Normenreihe DIN 8580ff aufgenom-men. Dabei handelt es sich um die in Tabelle 1 aufgelisteten Verfahren, auf die im Einzelnen im Laufedieses Fachberichtes nher eingegangen wird:Tabelle 1: bersicht ber eingebundene Innenhochdruck-Verfahren in die DIN-Reihe 8580ffVerfahrens-Bezeichnungnach DIN

25、 8580ffDIN-NormZuordnung inHauptgruppennach DIN 8580ffZuordnung inGruppennach DIN 8580ffBezug zum allgemeinenSprachgebrauchTiefziehen mit Innenhochdruck DIN 8584-3 2. Umformen 2.2 Zugdruckumformen IHU von BlechenTiefen mit Innenhochdruck DIN 8585-4 2. Umformen 2.3 Zugumformen IHU von BlechenInnenhoc

26、hdruck-Weitstauchen DIN 8584-7 2. Umformen 2.2 Zugdruckumformen IHU von HohlprofilenInnenhochdruck-Weiten DIN 8585-3 2. Umformen 2.3 Zugumformen IHU von HohlprofilenInnenhochdruck-Kalibrieren DIN 8585-3 2. Umformen 2.3 Zugumformen IHU von HohlprofilenInnenhochdruck-Biegen DIN 8586 2. Umformen 2.4 Bi

27、egeumformen IHU von HohlprofilenInnenhochdruck-Durchsetzen DIN 8587 2. Umformen 2.5 Schubumformen IHU von HohlprofilenInnenhochdruck-Lochen DIN 8588 3. Trennen 3.1 Zerteilen Trennen mit InnenhochdruckFgen durch Weiten mitInnenhochdruckDIN 8593-5 4. Fgen 4.5 Fgen durch Umformen Fgen mit Innenhochdruc

28、kManche der hier aufgelisteten Verfahren konnten unmittelbar in bereits vorhandene Gruppen und Abschnitte derentsprechenden DIN-Norm eingeordnet werden, ohne dass deren Verfahrensbezeichnungen in den bersichtender DIN-Ordnungsschemen auftauchen (vgl. auch Kap. 1.2). Demzufolge wurde diesen Verfahren

29、 keine eigeneOrdnungsnummer (ON) zugewiesen. Dabei handelt es sich um die Verfahren Tiefziehen mit Innenhochdruck,Tiefen mit Innenhochdruck, Innenhochdruck-Weiten, Innenhochdruck-Kalibrieren, Innenhochdruck-Durchsetzen und Innenhochdruck-Lochen. Die Verfahren Innenhochdruck-Biegen (neue ON 2.4.1.2.4

30、) und Fgen durch Weiten mit Innenhochdruck(neue ON 4.5.2.4.2) konnten zwar vorhandenen Gruppen untergliedert, hingegen nicht unmittelbar invorhandene Abschnitten eingebunden werden. Daher wurden diese separat in den Ordnungsschemen derentsprechenden DIN-Normen aufgenommen und mit einer eigenen Ordnu

31、ngsnummer versehen. Das Verfahren Innenhochdruck-Weitstauchen wurde der Gruppe 2.2 Zugdruckumformen untergeordnet,hingegen nicht in eine der weiteren Untergruppen und Untergliederungen eingebunden. Aus diesem Grundist die DIN-Reihe 8584, d. h. DIN 8584-1 bis DIN 8584-6, um einen weiteren Teil, DIN 8

32、584-7, erweitertworden. Demzufolge taucht die Bezeichnung Innenhochdruck-Weitstauchen als Untergruppenbezeichnungmit der neuen Ordnungsnummer 2.2.6 in den Ordnungsschemen der Normenreihe DIN 8580ff auf. Die neueDIN 8584-7 untergliedert sich weiter in das Innenhochdruck-Weitstauchen im geschlossenen

33、Gesenk(neue ON 2.2.6.1) undin das Innenhochdruck-Weitstauchen im offenen Gesenk (neue ON 2.2.6.2).1.2 Grundlegende Hinweise zur DIN 8580 FertigungsverfahrenDie DIN 8580 ist gltig fr den Gesamtbereich der Fertigungsverfahren. Unter dem Begriff Fertigungsver-fahren werden alle Verfahren zur Herstellun

34、g von geometrisch bestimmten festen Krpern verstanden.Dazu zhlen Verfahren zur Gewinnung der ersten Form aus dem formlosen Zustand, zur Vernderungdieser Form sowie zur Vernderung der Stoffeigenschaften. Dabei ist es von untergeordneter Bedeutung, obdie Fertigungsverfahren von Hand oder mit Hilfe von

35、 Maschinen oder anderen Fertigungseinrichtungenausgefhrt werden DIN8580. Fundamental werden in der DIN 8580 Grundbegriffe erlutert, die zur allgeB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-033meinen Beschreibung und Einteilung der Fertigungsverfahren dienen. Darber hinaus wird

36、ein Ordnungs-system festgelegt und eine bersicht ber die Einteilung in Hauptgruppen sowie weitere Gruppen undUntergruppen vorgegeben (vgl. Abbildung 1).FertigungsverfahrenHauptgruppen1 2 3 4 5 6UrformenUmformenDIN 8582TrennenFgenDIN 8593-0BeschichtenStoffeigenschaftndernAbbildung 1: Einteilung der F

37、ertigungsverfahren DIN8580Diese Einteilung ist darin begrndet, dass Halbzeugzustnde und Prozessergebnisse bei diesen Gruppenvon Fertigungsverfahren grundlegend unterschiedlich sind. Entweder wird zunchst eine Ausgangsform ausformlosem Stoff geschaffen, eine Vernderung der Form hervorgerufen oder ein

38、e Vernderung der Stoff-eigenschaften bewirkt (vgl. Abbildung 2). In diesem Zusammenhang spielt der Begriff Zusammenhalt einewesentliche Rolle. Bei der ersten Hauptgruppe Urformen wird mit Hilfe der untergliederten Fertigungsver-fahren eine Form geschaffen und demzufolge ein Zusammenhalt bewirkt. Wir

39、d eine bereits vorhandene Form verndert, so sind die Hauptgruppen 2, 3, 4 und 5 zu bercksichtigen.Beim Umformen wird beispielsweise der Zusammenhalt einer bereits gegebenen Form eines festenKrpers (Werkstck) beibehalten und in eine andere Form gezielt (plastisch), unter Beibehaltung der Masse,berfhr

40、t DIN8580. Beim Trennen erfolgt das ndern der Form durch Vermindern des Zusammenhaltes,whrend sich beim Fgen und beim Beschichten der Zusammenhalt vermehrt. Das ndern der Stoffeigenschaften wird in der DIN 8580 nicht mit dem Begriff Zusammenhalt in Ver-bindung gebracht. Hingegen wird in Lan02 ein Vo

41、rschlag zur begrifflichen Unterteilung unterbreitet, wonachvon Umlagern von Stoffteilchen, Aussondern von Stoffteilchen oder Einbringen von Stoffteilchen die Redeist. Im weiteren Sinne finden sich dadurch die Merkmale Beibehalten, Vermindern und Vermehren desZusammenhaltes wieder.Schaffen derFormnde

42、rn der Formndern derStoffeigenschaftenZusammenhaltschaffen1Urformen2Umformen3Trennen4Fgen5Beschichten6StoffeigenschaftndernZusammenhaltbeibehaltenZusammenhaltvermindernZusammenhaltvermehrenAbbildung 2: Merkmale fr die Hauptgruppen in Anlehnung an DIN8580Zur Einbindung der Innenhochdruck-Verfahren kn

43、nen die Hauptgruppen 1 und 5 grundlegend ausge-schlossen werden. Innenhochdruckvorgnge zum Urformen oder zum Beschichten wurden bislang nichtbercksichtigt. Auch Hauptgruppe 6 muss hier im engeren Sinne ausgeschlossen werden, obwohl in derGruppe 6.1 Verfestigen durch Umformen auch das Innenhochdruck-

44、Umformen Nennung finden knnte.Denn prinzipiell werden bei allen Umform-Verfahren die Werkstoffeigenschaften in gewisser Art und Weiseverndert. Aus den genannten Grnden beschrnkt sich die Erfassung bzw. Einbindung verschiedenerInnenhochdruck-Verfahren im Rahmen der Normenreihe DIN 8580ff auf die Haup

45、tgruppen 2, 3 und 4.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-0341.3 Hinweise zur VDI-Richtlinien-Reihe 31461.3.1 Allgemeines zur RichtlinienarbeitIm Rahmen frherer Richtlinienarbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Verein Deutscher Ingenieure e.V.bereits eine Richtlinien-Reih

46、e VDI3146-1; VDI3146-2 geschaffen, die sich im Speziellen mit der Innenhoch-druck-Umformung (IHU) beschftigt. In zwei VDI-Blttern konnten zum einen Grundlagen und zum anderenMaschinen und Anlagen, die bei Innenhochdruck-Verfahren (IHV) im Allgemeinen und beim Innenhoch-druck-Umformen im Speziellen e

47、ingesetzt werden, definiert und beschrieben werden.Es handelt sich dabei um folgende Richtlinien: Richtlinie VDI 3146, Blatt 1: Innenhochdruck-Umformen GrundlagenMit der schnellen Verbreitung des Innenhochdruckumformens (IHU) haben sich mannigfaltigeVerfahrensvarianten entwickelt und als Folge davon

48、 auch verschiedenste Begriffe fr denselbenVorgang. Fachleute aus dem Anwender-, Hochschul- und Maschinenbereich erarbeiteten daher dievorliegende einheitliche Beschreibung des Verfahrens. Aussagen ber die fr das IHU notwendigenVoraussetzungen, wie etwa Konstruktionsvorgaben, Werkstoffart und -form,

49、ergnzen ebenso wiedie Darstellung der Verfahrensgrenzen den Inhalt des Richtlinienentwurfes.“ VDI_P99 Richtlinie VDI 3146, Blatt 2: Innenhochdruck-Umformen Maschinen und AnlagenHchste Qualittsanforderungen an den Leichtbau mit Blechen haben in wenigen Jahren zurindustriellen Nutzung des Innenhochdruck-Umformverfahrens (IHU) und zur Entwicklung von hierfrgeeignete