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EFB-Forschungsbericht Nr. 175

Umformverhalten makrostrukturierter Feinbleche bei Zieh- und Hydroformverfahren

EFB175

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd Viehweger, Dipl.-Ing. Marion Hoppe, Lehrstuhl Konstruktion und Fertigung, Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus, Prof. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann, Dipl.-Ing. Jörg Bold, Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb Technischen Universität Berlin

147 Seiten (Sw 92, teils farbige Abb., 47 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-077-5

Preis (Digital) EUR 114,00

Preis (Print) EUR 128,40

Zusammenfassung

Innerhalb des Forschungsvorhabens wurden im ersten Projektabschnitt Halbzeuguntersuchungen zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften makrostrukturierter Feinbleche durchgeführt.

Es wurde der Einfluss der Art der Struktur, der Walzrichtung der Struktur und der Lage der Struktur sowie des Ausgangswerkstoffs unter ausgewählten Beanspruchungen für einen möglichen Steifigkeitsgewinn nachgewiesen. Im zweiten Projektabschnitt wurden die Technologischen Untersuchungen zur Ermittlung des Umformverhaltens makrostrukturierter Feinbleche bei Zieh- und Hydroformverfahren an strukturangepassten Probengeametrien durchgeführt. Zur Verfügung standen für dieses Projekt walzstrukturierte, kugelstrukturierte und beulstrukturierte Feinbleche der Werkstoffgruppen Aluminium und Stahl.

Makrostrukturierte Feinbleche weisen charakteristische, werkstoffabhängige Steifigkeitsmaxima bzw. -minima unter Beanspruchung auf. Die maximalen und die minimalen Werte innerhalb einer Struktur des gleichen Werkstoffes streuen teilweise um mehrere 100%. Jede untersuchte Makrostruktur weist Biegehauptrichtungen auf. Für die einseitig zur Blechebene eingebrachten Kugel- bzw. Beulstrukturen ist insbesondere die Lage der Struktur beim Prüfen zu beachten. Für eine qualitative Bewertung des Steifigkeitsverhaltens werden neue Kenngrößen definiert wie die auf das nicht strukturierte Feinblech normierte Formänderungsarbeit Im Projektverlauf wurde der sog. Rondenbeulversuch entwickelt.

Für das Umformen makrostrukturierter Feinbleche wurde der werkzeugseitige und prozessseitige Einfluss nachgewiesen. Die Ergebnisse aus dem angepassten Näpfchenziehversuch belegen, dass insbesondere der Ziehspalt, der Ziehringradius und die Stempelgeometrie das Umformverhalten makrostrukturierter Feinbleche entscheidend beeinflussen. Zum Umformen benötigte

Schmiermittelmengen liegen unter 1,5 g/m2. Unter Verwendung von strukturangepassten, distanzierten Niederhaltern können Blechteile tiefgezogen werden, bei denen die Struktur überwiegend erhalten bleibt. Abbruchkriterium ist der visuell dedektierte Beginn der Struktureinebnung im Bodenbereich von weniger als 10% bei geringstem Raffen der Strukturen im gesamten BauteiL Das wirkmedienbasierte Umformen, angepasst an das hydraulische Tiefen, diente zur Ermittlung der Verfahrensgrenzen. Prozessseitig wurde das wirkmedienbasierte Umformen mit den Wirkmedien Druckluft und Wasseremulsion für den Niederdruckbereich für eine flexible Dichtung nachgewiesen.

Werkzeugseitig wurden die Erkenntnisse aus dem angepassten Näpfchenziehversuch übertragen.
Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.

Das Forschungsvorhaben „Umformverhalten makrostrukturierter Feinbleche bei Zieh- und Hydroformverfahren“ wurde unter der Fördernummer AiF. 11838B von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 175 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.
 

Inhalt

A Verzeichnis verwendeter Formel- und Kurzzeichen
0 Zusammenfassung
1 Einleitung
2 Ausgangssituation und Forschungsziele
2.1 Ausgangssituation
2.2 Forschungsziele
3 Stand der Technik
3.1 Allgemeines
3.2 Walzstrukturierung
3.3 Kugelstrukturierung
3.4 Beulstrukturierung
3.5 Zusammenfassung
4 Versuchsmaterialien
4.1 Ausgangsmaterialien
4.2 Strukturen
5 Halbzeuguntersuchungen
5.1 Allgemeines
5.2 Zugbeanspruchung
5.2.1 Versuchsplanung
5.2.2 Versuchsergebnisse
5.2.3 Zusammenfassung
5.3 Torsionsbeanspruchung
5.3.1 Versuchsplanung
5.3.2 Versuchsergebnisse
5.3.3 Zusammenfassung
5.4 Drei-Punkt-Biegeversuch
5.4.1 Versuchsplanung
5.4.2 Versuchsergebnisse
5.4.3 Zusammenfassung
5.5 Rondenbeulversuch
5.5.1 Versuchsplanung
5.5.2 Versuchsergebnisse
5.5.3 Zusammenfassung
5.6 Einebnungsversuch- Druckversuch mit Kraft senkrecht zur Blechebene
5.6.1 Versuchsplanung
5.6.2 Versuchsergebnisse
5.6.3 Zusammenfassung
6 Technologische Untersuchungen
6.1 Allgemeines
6.1.1 Grundlagen zur Ermittlung der Umformeigenschaften für makrostrukturierte Feinbleche
6.1.2 Grundlagen für das Umformen nicht strukturierter Feinbleche
6.1.3 Grundlagen für das Umformen makrostrukturierter Feinbleche
6.1.4 Versuchsprogramm - TechnologischeUntersuchungen
6.2 Vorversuche zur Festlegung allgemeiner Versuchsparameter für den angepassten Näpfchenziehversuch mit makrostrukturierten Feinblechen
6.2.1 Allgemeines
6.2.2 Vorversuch- Ziehwerkzeug Stempeldurchmesser 102,4 mm
6.2.3 Vorversuch- Ziehwerkzeug Rechteckgeometrie
6.2.4 Vorversuch- Ziehwerkzeug Stempeldurchmesser 210 mm
6.2.5 Zusammenfassung
6.3 Angepasster Näpfchenziehversuch nach Swift
6.3.1 Allgemeines
6.3.2 Versuchsplanung
6.3.3 Untersuchungen zum angepassten Näpfchenziehversuch - Einfluss Werkzeuggeometrie
6.3.4 Untersuchungen zum angepassten Näpfchenziehversuch - Einfluss Niederhalterkraft
6.3.5 Untersuchungen zum angepassten Näpfchenziehversuch - Einfluss Ausgangsmaterial/ Makrostrukturen
6.4 Wirkmedienbasiertes Umformen
6.4.1 Allgemeines
6.4.2 Charakterisierung der Wirkmedien
6.4.3 Versuchsprogramm
6.4.4 Untersuchungen zum Umformverhalten makrostrukturierter Feinbleche beim wirkmedienbasierten Umformen
6.4.5 Untersuchungen zur Auswahl geeigneter Dichtungssysteme bei der wirkmedienbasierten Umformung makrostrukturierter Feinbleche
7 Untersuchungen zum tribologischen Verhalten
7.1 Allgemeines
7.1.1 Umformzonen und Reibungsverhältnisse
7.1.2 Charakterisierung der Schmiermittel
7.1.3 Versuchsprogramm
7.2 Auswahl Schmiermittel
7.2.1 Versuchsplanung
7.2.2 Versuchsergebnisse und Zusammenfassung
7.3 Auswahl Auftragsverfahren
7.3.1 Versuchsplanung
7.3.2 Versuchsergebnisse
7.3.3 Zusammenfassung
8 Zusammenfassung und Ausblick
9 Literaturverzeichnis