Analyse der Belastung und Beanspruchung an einer Rotationspresse

Zur Herstellung von Halbzeugen wird bei der Verarbeitung von Kupfer das Strangpressen verwendet. Dabei wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Im konkreten Anwendungsfall wird die Erwärmung durch plastische Deformation des Rohmaterials auf einer Rotationspresse realisiert. Das umlenkende Reibrad ist über eine axiale, hydraulisch wirkende Spannvorrichtung auf einer Welle fixiert, die durch zwei Wälzlager abgestützt ist. Im Bereich der Lagerung ist für die Spannvorrichtung ein Gewinde vorgesehen, das allerdings im Betrieb Ausfallerscheinungen zeigt, was sich in einem Abscheren der Gewindeflanken und damit einem Verlust der Funktionsfähigkeit wiederspiegelt.
In diesem Kontext sollen zunächst die auf die Maschine und damit letztlich auch auf das Gewinde wirkenden äußeren Lasten infolge der plastischen Umformung messtechnisch erfasst werden. Aufgrund der zu erwartenden Kräfte besteht nicht die Möglichkeit einer direkten Kraftmessung, vielmehr müssen indirekte Methoden (Dehnungsmessstreifen am Gegenhaltebügel) verwendet werden.
Im Anschluss an die Bestimmung der äußeren Lasten können die zu erwartende Durchbiegung der Wellenkonstruktion und die resultierenden Biegenormalspannungen aus FE-Simulationen berechnet und mit den Lasten aus der hydraulischen Vorspannung zur nominellen Gesamtnormalspannung superponiert werden.
Mit diesen Informationen des globalen Spannungsverlaufs kann ferner die Spannungsverteilung im Gewindekontakt unter Nutzung eines detaillierten FE-Modells analysiert und die Materialbeanspruchung bestimmt werden, welche beim konkreten Anwendungsfall zum Ausfall der Konstruktion führt.