Hochenergie-Umformung (HERF): Schnelles, präzises Energieformen für die fortschrittliche Fertigung

Was ist Hochenergie-Umformung (HERF)?

HERF (High Energy Rate Forming) ist der Prozess der Formgebung von Materialien durch schnelle Energiezufuhr für sehr kurze Zeiträume. Es gibt mehrere HERF-Methoden, von denen die meisten von der Energiequelle abhängen, die verwendet wird, um hohe Geschwindigkeiten zu erreichen.

Bei diesen Umformprozessen wird eine große Energiemenge für ein sehr kurzes Zeitintervall aufgebracht.

Obwohl die meisten Pressen nicht mit hohen Geschwindigkeiten laufen, wird Schmieden manchmal mit hohen Schlagraten durchgeführt. Dies unterscheidet sich vom Hammer-Schmieden, da die Schläge nicht wiederholt werden.

Ein wesentlicher Beitrag zu herkömmlichen Schmiedeoperationen ist ihre hohe Schlaggeschwindigkeit, die 2- bis 10-mal höher ist als konventionelle Geschwindigkeiten. In der konventionellen Praxis wurde der Masenbegriff immer größer gemacht, um größere Schmiedekräfte zu erhalten, während beim Hochgeschwindigkeits-Schmieden der Geschwindigkeitsbegriff erhöht wurde.

Funktionsweise der Hochenergie-Umformung (HERF)

Hochenergie-Umformung oder -Schmieden, manchmal auch Hochgeschwindigkeits-Schmieden (HVF) genannt, sind Vertikal-Gegenstrom-Maschinen, die hauptsächlich für das Warm-Schmieden verwendet werden, obwohl sie auch für Kaltumformung, Pulvermetallteile und Tiefziehen von Blechteilen eingesetzt werden können. HERF-Maschinen, abgesehen von einer, die explodiertes Gas verwendet, werden durch die plötzliche Freisetzung von komprimiertem Stickstoff betrieben.

Dieses Gas treibt den Stößel an, der gegen einen Dichtring an der Oberseite gepresst wird. Genügend Hochdruckgas wird in den Bereich innerhalb des Dichtrings eingelassen, um den Kolben zu lösen. Der Hochdruckzylinder wirkt dann über die gesamte Kolbenfläche und treibt den Stößel mit hoher Geschwindigkeit von 9 bis 20 m/s nach unten. Die meisten Teile werden mit einem einzigen Schlag geformt.

Bei diesen hohen Geschwindigkeiten fließt das Metall plastisch, da das Metall bei hohen Temperaturen besser umgeformt werden kann. Dies liegt daran, dass das Schmieden dem Metall nicht genügend Zeit gibt, im Kontakt mit dem Werkzeug abzukühlen, und die Wärme keine Zeit hat zu entweichen. So können tiefe, gerade Teile mit null oder geringem Entformungsschrägung hergestellt werden, was viel weniger Nachbearbeitung bedeutet. Viel dünnere Wände können geschmiedet werden.

Wandstärken von nur 3,8 mm wurden in Versuchen erreicht. Toleranzen von ±0,25 mm und manchmal sogar weniger wurden erzielt. Erfolgreich mit diesem Verfahren geschmiedete Materialien sind niedriglegierte Stähle, Aluminium und Nickelstähle.

Hochenergie-Umformmaschinen werden mit Kapazitäten von 2.850 bis 343.520 kgfm (28.500 bis 3.435.200 J Energie) angegeben. Dies ist auf jeder Maschine über einen weiten Bereich einstellbar. Es ist wichtig zu beachten, dass sie tatsächlich günstiger sind und nicht so schwere Fundamente erfordern wie andere Schmiedepressen. Aber die richtige Schmierung ist sehr wichtig für eine gute Werkzeugstandzeit.

Vorteile der Hochenergie-Umformung

Die Hauptvorteile von HERF sind:

1. Teile können geformt werden, die mit konventionellen Methoden nicht formbar sind.

2. Exotische Metalle, die sich nicht ohne Weiteres konventionellen Umformprozessen eignen, können über einen weiten Bereich von Größen und Konfigurationen geformt werden.

3. Die Methode eignet sich hervorragend für Nachschmiedeoperationen (Re-strike).

4. Federung (Springback) nach dem Umformen wird auf ein Minimum reduziert.

5. Maßhaltigkeit ist im Allgemeinen ausgezeichnet.

6. Schwankungen von Teil zu Teil werden auf ein Minimum reduziert.

7. Ausschussrate ist niedrig.

8. Weniger Ausrüstung und weniger Werkzeuge verkürzen die Produktionsvorlaufzeit.