TY - THES

T1 - Untersuchung prozess- und umgebungsbedingter Einflüsse auf die Umformkraft einer 35.500t Kupplungsspindelpresse

AU - Stelzer, Christoph Andreas

N1 - gesperrt bis 10-09-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Spindelpressen, mit Umformkräften von mehreren tausend Tonnen, unterliegen in ihrem Einsatz als Schmiedeaggregate einer Vielzahl an prozess- und umgebungsbedingter Einflussgrößen. Dennoch müssen sie, um die Qualität der Produkte zu sichern, die definierten Prozessabläufe und Schmiedeparameter genauestens einhalten. Aus diesem Grund wurden diese Einflussgrößen an unterschiedlichen Bauteilen untersucht und Maßnahmen daraus abgeleitet. Zu Beginn dieser Arbeit stand die Vertiefung des Verständnisses für die Funktion von großtechnischen Umformanlangen, deren Kenngrößen und Ausführungsformen im Vordergrund. Dabei wurden im Besonderen Kupplungsspindelpressen betrachtet. Eine wichtige Baugruppe, die für die Kraftübertragung von Kupplungsspindelpressen maßgebend ist, ist die reibschlüssige Schaltkupplung. Aufgrund dessen wurden die wichtigsten Grundlagen der Festkörperreibung und die darauf basierende Funktion der Kraftübertragung, sowie das Verhalten und die Einflussgrößen auf die verwendeten Reibbeläge erörtert. Ein weiteres Augenmerk lag auf den Möglichkeiten zur Nutzung von Maschinendaten in der Gegenwart und Zukunft der Fertigungstechnik. Im praktischen Teil der Arbeit wurden in einem ersten Schritt mögliche Einflussgrößen auf die maximale Pressenkraft systematisch in einem Ursache-Wirkungs-Diagramm erfasst und bewertet. Anhand von großen, ringförmigen Triebwerksscheiben, an denen in der Vergangenheit vermehrt Abweichungen der maximalen Pressenkräfte aufgetreten sind, wurden die möglichen Einflussgrößen untersucht. Dies geschah durch eine Auswertung der Prozessdaten, die während der Umformung aufgezeichnet wurden. Aus der Datenanalyse hat sich gezeigt, dass der bauteilbedingte Verlauf der Umformkraft das Auslöseverhalten der Rutschkupplung und somit die maximale Pressenkraft beeinflussen kann. Kleine Umformgeschwindigkeiten, in Verbindung mit einem hohen Umformenergiebedarf führen durch den Geschwindigkeitsabfall der Spindelpresse zu sehr flachen Kraftanstiegskurven, die die Wiederholgenauigkeit des Öffnungspunktes der Kupplung verschlechtern. Als Maßnahme, um dieses Verhalten frühzeitig zu erkennen, wurde eine direkte Drehzahlmessung am Schwungrad aufgebaut. Diese soll eine Überwachung des Drehzahlverlaufes während der Umformung ermöglichen. Zusätzlich wurde eine einfache Methodik entwickelt, um den Energiebedarf und den damit verbundenen Abfall der Schwungraddrehzahl bei der Fertigung von ringförmigen Triebwerksscheiben vorherzusagen.

AB - Spindelpressen, mit Umformkräften von mehreren tausend Tonnen, unterliegen in ihrem Einsatz als Schmiedeaggregate einer Vielzahl an prozess- und umgebungsbedingter Einflussgrößen. Dennoch müssen sie, um die Qualität der Produkte zu sichern, die definierten Prozessabläufe und Schmiedeparameter genauestens einhalten. Aus diesem Grund wurden diese Einflussgrößen an unterschiedlichen Bauteilen untersucht und Maßnahmen daraus abgeleitet. Zu Beginn dieser Arbeit stand die Vertiefung des Verständnisses für die Funktion von großtechnischen Umformanlangen, deren Kenngrößen und Ausführungsformen im Vordergrund. Dabei wurden im Besonderen Kupplungsspindelpressen betrachtet. Eine wichtige Baugruppe, die für die Kraftübertragung von Kupplungsspindelpressen maßgebend ist, ist die reibschlüssige Schaltkupplung. Aufgrund dessen wurden die wichtigsten Grundlagen der Festkörperreibung und die darauf basierende Funktion der Kraftübertragung, sowie das Verhalten und die Einflussgrößen auf die verwendeten Reibbeläge erörtert. Ein weiteres Augenmerk lag auf den Möglichkeiten zur Nutzung von Maschinendaten in der Gegenwart und Zukunft der Fertigungstechnik. Im praktischen Teil der Arbeit wurden in einem ersten Schritt mögliche Einflussgrößen auf die maximale Pressenkraft systematisch in einem Ursache-Wirkungs-Diagramm erfasst und bewertet. Anhand von großen, ringförmigen Triebwerksscheiben, an denen in der Vergangenheit vermehrt Abweichungen der maximalen Pressenkräfte aufgetreten sind, wurden die möglichen Einflussgrößen untersucht. Dies geschah durch eine Auswertung der Prozessdaten, die während der Umformung aufgezeichnet wurden. Aus der Datenanalyse hat sich gezeigt, dass der bauteilbedingte Verlauf der Umformkraft das Auslöseverhalten der Rutschkupplung und somit die maximale Pressenkraft beeinflussen kann. Kleine Umformgeschwindigkeiten, in Verbindung mit einem hohen Umformenergiebedarf führen durch den Geschwindigkeitsabfall der Spindelpresse zu sehr flachen Kraftanstiegskurven, die die Wiederholgenauigkeit des Öffnungspunktes der Kupplung verschlechtern. Als Maßnahme, um dieses Verhalten frühzeitig zu erkennen, wurde eine direkte Drehzahlmessung am Schwungrad aufgebaut. Diese soll eine Überwachung des Drehzahlverlaufes während der Umformung ermöglichen. Zusätzlich wurde eine einfache Methodik entwickelt, um den Energiebedarf und den damit verbundenen Abfall der Schwungraddrehzahl bei der Fertigung von ringförmigen Triebwerksscheiben vorherzusagen.

KW - clutch-controlled screw press

KW - press force

KW - forming machines

KW - data acquisition

KW - Kupplungsspindelpresse

KW - Pressenkraft

KW - Umformmaschinen

KW - Datenerfassung

M3 - Masterarbeit

ER -