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EFB-Forschungsbericht Nr. 125

Umformen und Schneiden von Dünnblechen aus Stahl

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Voelkner, Dipl.-Ing. Hanno Kötter, Institut für Produktionstechnik, Lehrstuhl für Urform- und Umformtechnik der Technischen Universität Dresden

118 Seiten (sw 91 Abb., 1 Tab)

ISBN: 978-3-86776-257-1

Preis (Digital) EUR 49,00

Preis (Print) EUR 55,60

Schlagworte: Ziehverhältnisse, Blechdicke, Scherschneiden

Zusammenfassung

Die Untersuchungen zum Tiefziehen und Schneiden von Dünnblechen aus Stahl orientierten sich zunächst an den vielfältigen und breit gefächerten Erfahrungen zum Feinblech. Die Anwendung der auf die Bearbeitung von Feinblech ausgerichteten Grundsätze, Prüfmethoden und Gleichungen auf Dünnbleche aus Stahl, legte einerseits eine Reihe von Gemeinsamkeiten offen stellte aber auch wesentliche Unterschiede zwischen der Umformbarkeit von Dünn- und Feinblechen heraus.

Grundsätzlich genügen die Auslegungsverfahren zu Tiefzieh- und Schneidprozessen auch geringeren Blechdicken; für Stahldünnbleche gelten allerdings folgende Besonderheiten :

  • Zur Gestaltung von Dünnblechwerkstücken und zur Auslegung von Dünnblechwerkzeugen bzw. -prozessen kann nur bedingt eine Adaption zum Feinblech erfolgen. Die zuverlässige Anpassung an das Tiefziehen und Schneiden von Feinblech, setzt eine hohe geometrische und technologische Ähnlichkeit auf der Grundlage einer direkten Proportionalität voraus.
  • Zur Aufnahme von Werkstoffkennwerten bzw. Fließkurven eignen sich von den bekannten Messverfahren der Zugversuch und der hydraulische Tiefungsversuch. Allerdings ist der hydraulische Tiefungsversuch mit einem erheblichen apparativen Aufwand verbunden.
  • Das Formänderungsverhalten von Dünnblechen kann wie bei Feinblechen mit Hilfe der Visioplastizität in Grenzformänderungsdiagrammen abgebildet werden. Dabei ist eine Blech-dicke/Stempelradius-Relationen zu beachten, um Visualisierungs- und Auswertefehler zu vermeiden. Die festgestellte Lage der Grenzformänderungschaubilder ist deutlich blechdickenabhängig .
  • Das Grenzziehverhältnis kann mit den bekannten Berechnungsgrundlagen auf der Basis des 62100 -Verhältnisses vorausbestimmt werden. Von den erprobten Berechnungsansätzen erweist sich der nach Oehler/Kaiser im Vergleich zu den gemessenen am zutreffendsten.
  • Es können relativ enge Ziehspalte genutzt werden; kleinere Stempel- und Ziehkantenradien als beim Tiefziehen von Feinblech sind zulässig. Bedingt durch die geringe Blechdicke ist ein Streckziehen nur geringfügig, möglich.
  • Der gemessene Verlauf des Niederhalterdruckes gegen Falten und Reißer ist dem beim Tiefziehen von Feinblech ähnlich. Auf Grund des geringeren Einflusses der Dickenerhöhung im Ziehteilflansch und des größeren Einflusses der Biegung an der Ziehkante, im Vergleich zum Feinblech, ist eine zuverlässige Vorausbestimmung nur mit der Methode nach Stock möglich.
  • Eine angenäherte Berechnung der Ziehkraft ist unter Nutzung ermittelter Korrekturfaktoren mit dem Ansatz nach Romanowski möglich.
  • Zum Scherschneiden von Dünnblechen erweist sich eine Gleichung nach Romanowski zur Ermittlung der Schneidkraft als günstig. Anhand von Versuchen konnte gezeigt werden, dass eine hinreichende Schnittqualität im wesentlichen nur bei sehr geringem Schneidspalt durch Scherschneiden erreicht wird.
  • Das Laser- und Wasserstrahlschneiden mit Feinblechschneidanlagen ist nur in engen Grenzen einsetzbar.

Das Forschungsvorhaben „Umformen und Schneiden von Dünnblechen aus Stahl“ wurde unter der Fördernummer AiF 10893B 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. 125 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Verzeichnis der wichtigsten Abkürzungen
0. Einleitung
1. Stand der Erkenntnisse
1.1. Dünnblechwerkstoffe aus Stahl
1.2. Gestaltsphänomen von Dünnblechteilen
2. Untersuchungen zu Kennwerten von Dünnblechwerkstoffen
2.1. Verfahren zur Ermittlung von Werkstoffkennwerten
2.2. Ergebnisse der Ermittlung von Werkstoffkennwerten
3. Untersuchungen zum Tiefziehen und Streckziehen von Dünnblechen aus Stahl
3.1. Kenngrößen des Tief- und Streckziehens
3.2. Versuchsmaschinen
3.3 Versuchswerkzeuge
3.4. Grenzziehverhältnis
3.4.1. Berechnung des Grenzziehverhältnisses
3.4.2. Experimentelle Ermittlung der Grenzziehverhältnisse
3.5. Ziehspalt
3.5.1. Berechnung des Ziehspaltes
3.5.2. Experimentelle Untersuchung der ermittelten Ziehspalte
3.6. Stempel- und Ziehkantenradius
3.7. Ziehkraft und Niederhalterkraft
3.7.1. Berechnung der Zieh- und Niederhalterkräfte
3.7.2. Experimentelle Bestimmung der Zieh- und Niederhalterkräfte
3.8. Tiefungsmaße und Tiefungskräfte
3.9. Schmiermittel
4. Untersuchungen zum Schneiden von Dünnblechwerkstoffen
5. Werkzeug- und Prozeßgestaltung
6. Zusammenfassung und Ausblick
 Literatur
 Anlage