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EFB-Forschungsbericht Nr. 531

Dehnungsabhängige Elastizitätsmodule und weitere bestimmende Faktoren auf die Rückfederung bei der Blechumformung

efb531

Verfasser:
Dipl.-Ing. Katja Silbermann, Prof. Dr.-Ing. Reinhard Mauermann, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz - Dr.-Ing. Alexander Butz, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik Freiburg

108 Seiten (sw, 87 teils farbige Abb., 18 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-587-9

Preis (Digital) EUR 67,71

Preis (Print) EUR 85,37

Zusammenfassung

Es besteht nach wie vor großes Interesses der blechverarbeitenden Industrie an einer wissenschaftlich begründeten, zuverlässigen Vorhersage des Rücksprungphänomens. Die Vorhersagegenauigkeit der Rücksprungsimulation hat sich in den letzten Jahren wesentlich verbessert und ermöglicht für weiche Tiefziehstähle eine simulationsunterstützte Werkzeugkompensation.

Trotz der Weiterentwicklungen und der intensiven Bemühungen um eine adäquate Modellierung in der Rücksprungsimulation gelingt es bis heute nicht, in allen Fällen eine genaue und zuverlässige Vorhersage des Rücksprungs der umgeformten Bauteile zu treffen. Besonders bei Aluminium und hochfesten Stählen bestehen nach wie vor Probleme bzgl. der genauen Vorhersage des Rücksprungverhaltens.

Die Ursachen für oft nicht zufriedenstellende Resultate der Rücksprungvorhersage sind dabei gleichzeitig in mehreren Teilaspekten der Modellierung und Umsetzung zu suchen. Diese Teilaspekte umfassen Größen wie das Elastizitätsmodul, die kinematische Verfestigung sowie den Reibkoeffizienten.

Eine grundlegende Voraussetzung für eine adäquate Modellierung der elastischen Materialeigenschaften ist zunächst deren zuverlässige experimentelle Bestimmung. Trotz der vermeintlichen Einfachheit entsprechender Prüfversuche liefern Experimente immer wieder stark streuende und widersprüchliche Ergebnisse, die einerseits oft mit den messtechnischen Voraussetzungen und einer nicht korrekten Auswertung der Versuche zusammenhängen, zum anderen aber auch mit ungeklärten Streuungen der Materialeigenschaften im Blech.

Ein Fokus im Projekt liegt auf der experimentellen Bestimmung des elastischen Anstieges. Es werden drei verschiedene Methoden der Dehnungsmessung untersucht. Zudem wurden Fragestellungen bezüglich Auswertemethoden zur Ermittlung des elastischen Anstiegs aus den Messdaten und der Bewertung des Einflusses des elastischen Anstiegs auf den Rücksprung im Vergleich zu weiteren Einflussfaktoren wie kinematische Verfestigung und Reibung nachgegangen.

Das IGF-Vorhaben „Dehnungsabhängige Elastizitätsmodule und weitere bestimmende Faktoren auf die Rückfederung bei der Blechumformung" der Forschungsvereinigung EFB e.V. wurde unter der Fördernummer AiF 19453BG über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 531 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Summary

There is still great interest in the sheet metal processing industry in a scientifically based, reliable prediction of the spring back. The prediction accuracy of the spring back simulation has been improved significantly in recent years and enables simulation-supported tool compensation for soft deep-drawing steels.

Despite the further developments and the intensive efforts to adequately model the spring back simulation, it is still not possible to make an accurate and reliable prediction of the spring back of the formed component parts in all cases. Especially with aluminum and high-strength steels there are still problems with the exact prediction of the spring back behavior.

The reason of these often unsatisfactory results of the spring back prediction can be found simultaneously in several sub-aspects of modeling and implementation. These sub-aspects include variables such as the modulus of elasticity, the kinematic hardening and the coefficient of friction. A basic prerequisite for adequate modeling of the elastic material properties is their reliable experimental determination.

Despite the supposed simplicity of corresponding test trials, experiments repeatedly produce highly scattered and contradictory results, which on the one hand are often related to the metrological requirements and an incorrect evaluation of the tests, but on the other hand also with unexplained scattering of the material properties in the sheet. The focus of the project is on the experimental determination of the elastic slope.

Three different methods of strain measurement are examined. However, questions regarding evaluation methods for determining the elastic slope from the measurement data and the evaluation of the influence of the elastic slope on the return in comparison to other influencing factors such as kinematic hardening and friction were also investigated.

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis und Formelzeichen
1 Einleitung
1.1 Zielsetzung
1.2 Vorgehensweise
2 Mechanische Kennwerte
2.1 Aluminium
2.2 CR440Y780T-DP (DP800 oder HCT780X)
2.3 Referenzwerkstoff DX56
3 Experimentelle Bestimmung des elastischen Anstiegs
3.1 Feindehnungsaufnehmer
3.2 Dehnmessstreifen (DMS)
3.3 Optische Dehnungsmessung
3.4 Ergebnisse elastischer Anstieg ohne Vordehnung
3.4.1 Aluminium
3.4.2 CR440Y780T-DP (DP800)
3.4.3 Referenzwerkstoff DX56
3.4.4 Zusammenfassung experimentelle Bestimmung elastischer Anstieg
3.5 Ergebnisse elastischer Anstieg mit Vordehnung
3.5.1 Aluminium
3.5.2 CR440Y780T-DP (DP800)
3.5.3 DX56
4 Materialmodell
4.1 Dehnungsabhängiger elastischer Anstieg
4.2 Fließortmodell
5 3- Punkt-Biegeversuch
5.1 Vorgehensweise und Versuchsaufbau
5.2 Ergebnisse der 3-Punkt-Biegeversuche
5.3 Fazit
6 Simulation des 3-Punkt-Biegeversuchs
6.1 Vorgehensweise
6.2 Simulation des 3-Punkt-Biegeversuchs ohne Vordehnung
6.3 Simulation des 3-Punkt-Biegeversuchs mit vorgedehnten Proben
6.3.1 Vorgehensweise
6.3.2 Darstellung der Ergebnisse aus der Parameteranpassung
7 Hutprofil
7.1 Aluminium
7.2 CR440Y780T-DP
8 Ergebnisse und Ausblick
8.1 Experimentelle Untersuchungen
8.1.1 Experimentelle Bestimmung des elastischen Anstiegs
8.1.2 3-Punkt-Biegeversuch
8.1.3 Modellierung
8.1.4 3-Punkt-Biegeversuch
8.1.5 Hutprofil
8.2 Ausblick
8.3 Wissenschaftlich-technischer und wirtschaftlicher Nutzen der Ergebnisse für KMU
9 Literatur