Die Wulstumformung eignet sich für verschiedene Arten von Rohlingen, wie z. B. tiefgezogene Tassen, geschnittene Rohre und gewalzte konische Schweißteile.
Die Methoden der Wulstbildung können wie folgt kategorisiert werden:
1) Harte Wulstbildung.
2) Soft die bulge forming, auch bekannt als rubber bulge forming.
Wenn Gummielastomere als Medium verwendet werden, können sie weiter unterteilt werden in solche mit und solche ohne Matrizenhohlräume. Bei Hohlkörpern mit Matrize gibt es geschlossene und offene Hohlräume. Kavitäten mit geschlossenem Kreislauf werden aus einem einzigen Stück Material hergestellt, das durch Drehen oder Fräsen zu einer geschlossenen Kurve geformt wird. Kavitäten mit offenem Kreislauf bestehen aus mehreren Blütenblättern, die vor dem Umformen durch äußere Kraft geschlossen werden.
3) Hydraulische Wulstbildung.
4) Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, die sich ausbeult.
Bei diesem Verfahren wird eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt als Medium verwendet, indem die geschmolzene Legierung entweder direkt in das Rohr gegossen oder ein Kernstab aus der Legierung in das Rohr eingeführt wird.
Das Verfahren ist im Wesentlichen eine radiale Extrusion des gesamten Rohlings. Es hat den Vorteil, dass keine Versiegelung erforderlich ist, hat aber den Nachteil, dass die Beschickung und Reinigung umständlich ist und die Produktionseffizienz gering ist. Es eignet sich für Materialien mit hoher Festigkeit oder für Teile, die trotz geringer Festigkeit große Verformungskräfte erfordern.
5) Andere Methoden zur Bildung von Wülsten, wie z. B. halbflüssige Medien wie Paraffin, Fett und Vaseline, zeichnen sich durch gute Dichtungseigenschaften und die Fähigkeit aus, gleichmäßige innere Wulstdrücke zu erzeugen. Sie sind praktisch inkompressibel, haben aber den Nachteil, dass sie beim Befüllen und Reinigen abwechselnd erhitzt und abgekühlt werden müssen.
6) Neue Verfahren wie die Wölbungsformung mit Stahlkugeln, die weiche Formen oder Flüssigkeiten ersetzen, und die Explosionsformung, wie in Abbildung 6-2 dargestellt.
a) Verwendung einer Stahlkugel anstelle einer weichen Form oder Flüssigkeit; b) Explosivumformung, bestehend aus 1 - Patrize, 2 - Matrize, 3 - Stahlkugel, 4 - untere Hälfte der Matrize, 5 - Matrizenring, 6 - Sprengstoff, 7 - Blindrohr, 8 - Wasser.
Die Wulstbildung kann auch in natürliche Wulstbildung und axiale Druckwulstbildung unterteilt werden, basierend auf der Struktur des Werkzeugs.
Natürliches Ausbeulen tritt auf, wenn das Teil seine Form hauptsächlich durch die Ausdünnung der Rohteilwand und die axiale natürliche Kontraktion (Verkürzung) annimmt. Wie in Abbildung 6-3 dargestellt, trägt die Rohteilwand während des natürlichen Ausbeulens hauptsächlich biaxiale Zugspannungen in einem ebenen Spannungszustand und verformt sich durch Ausdünnung und Dehnung in zwei Richtungen.
Die Verformung beim natürlichen Ausbeulen ist recht komplex und variiert stark mit der Form des ausgebeulten Teils und dem Ort der Ausbeulung aufgrund des Vorhandenseins und der Größe der axialen Kontraktion während des Prozesses. Die Umformungsgrenze bei einer Formgebung, die ausschließlich auf der Ausdünnung der Rohlingswand beruht, hängt von der Dehnungsrate des Werkstoffs und der Wanddicke ab. Diese Art der Umformung, die vollständig von der Ausdünnung abhängt, ist eigentlich eine Form der lokalen Umformung.
a) Ausbauprozess b) Spannungs-Dehnungszustand des Bauteils.
1. Druckkopf 2. Verbundwerkstoff-Matrize 3. Gummi-Elastomer-Stab 4. Matrizenhalter.
Beim Axialdruckwölben, das auch als plastisches Fließpressen bezeichnet wird, wird während des Wölbens eine Druckkraft entlang der Rohrachse ausgeübt. In der Praxis wird die axiale Kompression häufig eingesetzt, um den Ausbauchungsfaktor zu erhöhen und die Umformgrenze des Materials zu erreichen. Die Anwendung von axialem Druck verbessert den Spannungs- und Dehnungszustand in der Ausbauchzone und erleichtert die plastische Verformung.
Wenn beispielsweise der axiale Druck ausreichend hoch ist, wird die axiale Zugspannung in der Verformungszone zu einer Druckspannung, was zu einem Spannungszustand aus Spannung und Kompression führt, und der Dehnungszustand kann sich von einer Dickenverringerung und einer Dehnung in radialer und axialer Richtung zu einer axialen Kompression und einer radialen Dehnung mit einer geringen oder gar keiner Dickenverringerung ändern, wodurch der Grenzwert des Ausbeulfaktors deutlich erhöht wird.
Die auf das Werkstück ausgeübte axiale Druckkraft und die auf die Gummimatrize ausgeübte Wölbungskraft können von demselben Bauteil oder getrennt von zwei oder drei Bauteilen für eine bidirektionale Kompression aufgebracht werden.
Abhängig von der Größe der axialen Druckkraft auf das Werkstück im Verhältnis zur Wölbkraft auf den Gummi sowie von deren Verhältnis können die Spannungen und Dehnungen, denen das Material in der Wölbzone ausgesetzt ist, erheblich variieren.
Normalerweise sollte die axiale Spannung im Spannungszustand eine Druckspannung sein, aber wenn der Druck auf das Werkstück nicht ausreicht oder das Verhältnis zwischen dem Druck auf das Werkstück und der Wölbungskraft auf den Gummi zu gering ist, kann auch ein Zugspannungszustand entstehen.
Dies ist im Wesentlichen dasselbe wie eine natürliche Ausbeulung ohne axiale Kompression. Der Dehnungszustand sollte in der Regel ein ebener Dehnungszustand unter Zug und Druck oder ein volumetrischer Dehnungszustand unter Zug in zwei Richtungen und Druck sein, was bei der Konstruktion der Form für bestimmte Bauteile sorgfältig unterschieden werden sollte.
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