Produktion

Kaltumformung
Die Kaltumformung zur Herstellung von Verbindungselementen wurde erstmals in der zweiten Haelfte des 19. Jahrhunderts eingesetzt, als sie fuer die Nagelproduktion genutzt wurde. Der Prozess besteht schlicht darin, die gewuenschte Form durch Aufbringen entsprechender Kraft mithilfe geeigneter Werkzeuge — Punzen, Niederhaltern, Matrizen — auf einen metallischen Rohling zu formen: einem Drahtstueck oder Blechzuschnitt. Die aufgewandte Kraft muss ueber der Streckgrenze, jedoch unterhalb der endgueltigen mechanischen Zugfestigkeit des Materials liegen (bei Ueberschreitung wird die Struktur des bearbeiteten Teils zerstoert). Kaltumformung bedeutet keine Erwaermung des Materials vor der Bearbeitung. Andere Bezeichnungen fuer diesen Prozess sind: Kaltschmieden, Kaltpressen, Kaltflies sen, Kaltpresskaltschmieden.

Lange Zeit war die Kaltumformung lediglich fuer die Herstellung einfacher Produkte geeignet — z.B. Sechskantschrauben. Heute ist sie ein hochentwickelter technologischer Prozess zur Herstellung komplizierter Details (Stufennieten, Zahnraeder, Gewindeteile, Durchfuehrungen, Tueljchen, Elemente von Lenkgestaengen, Kugeln), sowohl in kleinen (1 Stueck) als auch grossen Stieckzahlen (40 Millionen). Die Hauptvorteile dieser Technologie gegenueber der spanenden Bearbeitung sind: hohe Produktionsgeschwindigkeit, hohe Wiederholgenauigkeit, ausgezeichnete Oberflaechenqualitaet bearbeiteter Flaechen, erhebliche Materialeinsparungen (geringe oder keine Abfaelle), verbesserte mechanische Eigenschaften des Materials und hohe Vielseitigkeit.

Moderne Maschinen fuer die Kaltumformung reichen von den einfachsten Einzel- und Zweistempel-Einschlaegerpressen ueber Reibbankpressen und Stauchpressen bis hin zu den modernsten hydraulischen Pressen und Vielspindel-Automaten, die die Herstellung hochkomplexer Details erlauben.

Die grosse Entwicklung der Kaltumformung war vor allem dank der erhoehten Zugaenglichkeit von Materialien fuer Werkzeuge (schnellschneidende Staehle, Sintercarbide), verbesserten metallurgischen Eigenschaften der Produktionswerkstoffe und immer besser werdenden Kontroll- und Entwicklungssystemen fuer Maschinen moeglich.

Beim Kaltumformprozess wird der Draht oder der Stab der Maschine zugefuehrt, wo er auf Abschnitte entsprechender Laenge geschnitten wird. Dann wird die gewuenschte Form auf nachfolgenden Stationen geformt. An jeder folgenden Station (d.h. bei jedem weiteren Hub) wird das Material gestaucht oder durchgefuehrt (durchgepresst). Beim Stauchen (sog. Niederschlag des Flansches) wird der Durchmesser des zugefuehrten Materials vergroessert und das Material durch den Fluss des Stempels gestreckt oder durch das Pressmaterial durch einen Sonderkanal in der Matrize oder mit Hilfe des Niederhalters geformt durch einen Sonderkanal in der Matrize 2) oder bei Hilfe des Niederhalters durch Formen eines Sonderkanals im Rohling (im Rohling fliesst Material entlang des Niederhalters). Im Verlauf dieser Operationen (d.h. Stauchen und Durchpressen) aendert sich die Materialmenge nicht: aendern tut sich lediglich die Form des Rohlings. Weitere Operationen (die neben der Formveraenderung auch die Materialmenge veraendern) sind Abschneiden, Durchlochen und Czubkarken; diese werden ebenfalls auf Kaltumformmaschinen durchgefuehrt.

Die Mehrzahl der Maschinen (Pressen) fuer die Kaltumformung sind Horizontalpressen, obwohl auch vertikale Pressen vorkommen. In allen ist der endgueltige Form des Werkzeugs verantwortlich Punzen und Niederhalter (von einer Seite) sowie Matrizen (von der anderen Seite). Am wichtigsten ist, Punzen und Niederhalter zu geeignet geformten Stiempeln, die das Detail formen (fixiert) in der Matrize von der anderen Seite. Die Groesse des Durchflusses (der Verformung), der in einer Maschine mit einem Hub erzielt wird, ist eine Funktion der mechanischen Eigenschaften des bearbeiteten Materials und des Grads der Kompliziertheit des hergestellten Details. Aus diesem Grund ist es schwierig, aus einem einzigen Hub materialfestere Werkstoffe umzuformen und komplizierte Teile herzustellen, was die Wiederholung der Operation in Zwischenschritten (bis zu 8 Stationen/Hubzahlen in einer Maschine) und den Einsatz von Zwischenmaterialien mittlerer Abmessungen (Matrizen in bis zu 40) notwendig macht. Die wichtigsten Grundparameter von Maschinen sind: die Anzahl der Stationen (d.h. Matrizen und Punzen in einer Maschine), der maximale Durchmesser des zugefuehrten Drahts, die maximale Stanzlast sowie die maximale Laenge des hergestellten Details.

Typische Kaltumformmaschinen lassen sich in folgende Gruppen einteilen:

• 1 Matrize, 1 Hub (fuer die Nagelproduktion)
• 1 Matrize, 2 Hube (Nieten)
• 2 Matrizen, 3 Hube (Sechskantschrauben)
• 2 Matrizen, 4 Hube (Stufennieten, Sechskantschrauben)
• Vielspindel-Automaten (von 2 bis 8 Matrizen; Anzahl der Matrizen x Anzahl der Hube)
• Kombinierte Maschinen (Vielspindel-Automaten integriert mit Walzwerken und Gewindeschneidmaschinen)
• Mutternherstellungsmaschinen