Warmumformung für die Luft- und Raumfahrtindustrie

Im Laufe der Jahre hat Carlo Salvi seinen Aktionsradius erweitert, um die stetig wachsenden Ansprüche des Luft- und Raumfahrtsektors zu erfüllen. Vor dem Hintergrund jahrzehntelanger Erfahrung hat sich das Unternehmen einen hervorragenden Ruf in Sachen Innovation und Qualität aufgebaut und in Lösungen investiert, die den strengen Anforderungen des Marktes an Präzision und Zuverlässigkeit entsprechen.

Warmumformung der nächsten Stufe

Die Halbwarmumformung ist eine der vielversprechendsten Technologien zur Herstellung von Hochleistungsbauteilen für die Luft- und Raumfahrt. Dieses Verfahren ermöglicht die Fertigung von Komponenten mit extrem komplexen Formen, wobei es gleichzeitig die Kosten und Produktionszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Warmumformungsmethoden reduziert. Darüber hinaus ermöglicht die Halbwarmumformung das Umformen von hochfesten Legierungen und Superlegierungen, wodurch das Risiko der Rissbildung beim Umformen minimiert wird – ein kritischer Aspekt in der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo die strukturelle Integrität von zentraler Bedeutung ist.

Diese Technologie zeichnet sich durch mehrere Hauptmerkmale aus, die bestimmend für ihre Effektivität und Anwendungsvorteile sind:

• Zwischentemperatur: Das Material wird auf eine niedrigere Temperatur als bei der Warmumformung erhitzt (in der Regel zwischen 500  °C und 900 °C, je nach Material).

• Geringerer Werkzeugverschleiss: Da durch die Wärme der Materialwiderstand geringer ist, werden im Vergleich zur Kaltumformung die Werkzeuge weniger belastet.

• Höhere Präzision im Vergleich zum Warmschmieden: Durch die niedrigeren Temperaturen wird der Wärmeverzug reduziert, was die Mass- und Oberflächenqualität verbessert.

Induktives Erwärmen als «Gamechanger»

Angesichts der wachsenden Marktanforderungen legt Carlo Salvi bei seinen Investitionen den Fokus auf die Verbesserung und Optimierung seiner Produkte. Ein entscheidender Schritt in diesem Prozess besteht in der Ausstattung seiner Maschinen mit einer Induktionserwärmungsanlage, die einen Induktor, ein optisches Pyrometer und eine Kühlung für den Matrizenblock und den Maschinenrahmen umfasst. Diese Elemente verbessern die thermische Kontrolle während des Hochtemperatur-Umformprozesses von Draht.

Die WS-Maschinen (Warm Series) gehören zu den vielversprechendsten Lösungen, die derzeit auf dem italienischen Markt angeboten werden. Um Kaltumformmaschinen in Lösungen für die Halbwarmumformung umzuwandeln, sind spezifische mechanische Änderungen zur Integration der Erwärmungsanlage erforderlich, wie z. B.:

• Erwärmung von Drähten (oder Stangen) durch Induktion: Bei dieser berührungslosen Erwärmungsmethode befindet sich der Induktor unmittelbar vor der Schneidbuchse und gewährleistet so eine präzise und kontrollierte Energiezufuhr.

• Vorwärmkopf mit automatischem Positionierungssystem: Da die Position der Spule über die Bedienoberfläche (HMI) reguliert und überwacht wird, ist eine punktuelle Erwärmung möglich.

• Thermostatgesteuertes System für Matrizenblock und Grundplatte: Zunächst wärmt das System den Matrizenblock vor, um Materialabfall zu minimieren. Sobald das thermische Gleichgewicht erreicht ist, wird der Block ausreichend gekühlt, um die Wiederholbarkeit der hergestellten Teile sicherzustellen.

• Schützende und effizienzsteigernde Sicherheitsmassnahmen: Ein spezielles feuerfestes Gehäuse mit Halterungen, Abdeckungen und Schutzelementen für die Spule sowie ein Pyrometer und Temperaturfühler gewährleisten die Sicherheit und Funktionalität der Anlage.

Die Prozesskontrolle wird durch ergänzendes Zubehör wie ein Gebläsesystem zur Säuberung des Pyrometers und ein automatisches Wärmemanagementsystem weiter verbessert. Auch die automatische Entnahme von Kaltschrott durch die automatische Öffnung des ersten Fingers und der eingebaute Fehlteilseparator werten den Prozess auf. Da Sicherheit an erster Stelle steht, wurde eine CO₂-Feuerlöschanlage integriert.

Mit der installierten Induktionserwärmungsanlage können gleichmässige und präzise Temperaturen von bis zu 1000 °C erreicht werden, was zu einer besseren Qualität und höheren Effizienz führt. Die Temperaturregelung ist ein entscheidender Faktor bei der Halbwarmumformung, da sie optimale Ergebnisse mit Hochleistungswerkstoffen ermöglicht, Fehler in den Umformteilen reduziert und deren mechanische Eigenschaften bewahrt. Damit werden die Haltbarkeit und Sicherheit des Endprodukts gewährleistet.

Grosse Vielfalt an Materialien

Zu den am häufigsten verwendeten Materialien für die Halbwarmumformung in der Luft- und Raumfahrt gehören Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, hochfeste nichtrostende Stähle und Superlegierungen. Diese Materialien bieten hervorragende mechanische Eigenschaften und sind gleichzeitig leicht genug für die Verwendungszwecke in dieser Branche. Vor allem Titanlegierungen sind wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit sehr geschätzt. Inconel ist trotz seiner hohen Dichte in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet, da es extremen thermischen Schwankungen ohne signifikante Massänderungen standhält, was für Luft- und Raumfahrtkomponenten ein wesentliches Merkmal ist.

Zu den Hauptverwendungszwecken gehören:

• Strukturbauteile und Verkleidungselemente für Flugzeuge und Triebwerke: Bolzen, Spezialschrauben, Verschraubungen und Halterungen.

• Turbinenteile: Turbinenschaufeln, Scheiben und Ringe aus Superlegierungen wie Inconel 718.

• Teile aus Titan für Rahmen und Befestigungssysteme: Leichte Komponenten mit hoher Korrosions-und Temperaturbeständigkeit.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Halbwarmumformung zahlreiche Vorteile bietet, wie:

• Präzision und Qualität: Eine präzise Steuerung von Temperatur und Verformung ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit sehr engen Toleranzen, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie unerlässlich sind.

• Flexible Produktion: Die Möglichkeit, die Maschinen entweder mit Draht oder mit Stangenmaterial zu beschicken, bietet Kunden erhebliche wirtschaftliche Vorteile.

• Kosteneffizienz: Die Reduzierung von Fehlern während der Verarbeitung senkt die Kosten für Abfall und Nachbearbeitung.

• Komplexe Geometrien: Die Halbwarmumformung ermöglicht die Herstellung komplizierter Formen, die mit herkömmlichen Verfahren nur schwer zu erreichen wären.

• Verbesserte mechanische Leistung: Diese Technologie schöpft die Materialeigenschaften voll aus und ermöglicht die Herstellung von Teilen, die sowohl leicht als auch robust sind.

• Fortgeschrittene Geometrien und Anwendungen: Durch die Fähigkeit, komplexe Geometrien zu erzeugen, ist die Halbwarmumformung besonders geeignet für Komponenten der Luft- und Raumfahrt, wie z. B. Tragstrukturen, Triebwerksteile und Antriebssysteme. Diese fortgeschrittenen Geometrien tragen auch zur Verringerung des Bauteilgewichts bei – ein entscheidender Faktor, wenn es darum geht, die Leistung und den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen zu optimieren.

Innovationskraft

Carlo Salvi investiert laufend in Forschung und Entwicklung, um seine Lösungen für die Halbwarmumformung zu verbessern und den stetig wachsenden Anforderungen des Luft- und Raumfahrtmarktes gerecht zu werden. Das beständige Engagement für Innovation in Verbindung mit der Fähigkeit, sich auf neue Herausforderungen einzustellen, macht das Unternehmen zu einem zuverlässigen Partner für die Herstellung qualitativ hochwertiger Bauteile für die Luft- und Raumfahrtindustrie.