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EFB-Forschungsbericht Nr. 119

Neue Verfahrensvariante zur Herstellung von Durchzügen an Blechteilen

EFB119.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c.mult. Friedhelm Lierath, Dr.-Ing. habil. Winfried Petzold, Dipl.-Ing. Diethard Reps, Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

115 Seiten (Sw 70, teils farbige Abb., 7 Tab., 33 Diag.)

ISBN: 978-3-86776-250-2

Preis (Digital) EUR 69,00

Preis (Print) EUR 77,00

Schlagworte: Hohlkörper, aushalsen, Blechdicke, Werkstofffluss

Zusammenfassung

Aus den Ergebnissen des Forschungsvorhabens "Neue Verfahrensvarianten zur Herstellung von Durchzügen an Blechteilen" lassen sich zusammenfassend folgende allgemeine Aussagen treffen: 

  • Die Untersuchungen erfolgten an scheibenförmigen Dickblechteilen (2 mm und 4 mm Blechdicke), in deren Zentrum ein Nebenformelement durch modifiziertes Kragenziehen und Tiefziehen zu fertigen war.
  • Die Herstellung von Durchzügen an Blechteilen großer Höhe und Wandstärke konnte realisiert werden. Durch das Aufbringen einer axial gerichteten Kraft auf den zuvor hochgestellten Rand einer Scheibe war es möglich, einen Werkstofffluß in radialer Richtung auszulösen, der zu einer Vergrößerung der herkömmlichen Verfahrensgrenzen führte. Dabei konnte bis zu einem Verhältnis dFlldSt = 8 ein Werkstofffluß in Richtung des Nebenformelementes ermöglicht werden.
  • Die Verfahrensgrenze beider Verfahrensvarianten ist vorrangig durch Faltenbildung im Flanschbereich bei Überschreiten einer tangentialen Grenzspannung gegeben. Diese ist abhängig von dem Verhältnis dFlldSt, dem Nachschiebeweg, der Blechdicke, der Niederhalterkraft und dem Werkstoff.
  • Für das Kragenziehen mit Nachschieben von Werkstoff ist das maximale Aufweitverhältnis eine weitere Verfahrensgrenze.
  • An den durch modifiziertes Kragenziehen hergestellten Versuchsteilen ließen sich gegenüber dem herkömmlichen Verfahren die Kragenhöhen verdoppeln.
  • Durch das Nachschieben von Werkstoff wird das Aufweitverhältnis beim Kragenziehen positiv beeinflußt. Unter den gegebenen versuchstechnischen Bedingungen ließ sich das Aufweitverhältnis verdoppeln. Dies führte zu noch größeren Höhen des Nebenformelementes.
  • An den durch modifiziertes Tiefziehen hergestellten Versuchsteilen ließ sich das erreichbare Grenzziehverhältnis gegenüber den Grenzen des herkömmlichen Tiefziehens deutlich erhöhen.
  •  Die Napf- und Kragenhöhen sind unter gleichen Bedingungen reproduzierbar.
  • Verfahrensbedingt treten im Flanschbereich in Abhängigkeit vom Nachschiebeweg Aufdickungen auf, die bis zu 30% über der Ausgangsblechdicke liegen können. Diese Zunahme der Blechdicke ist annähernd konstant über den gesamten Flansch.
  • Durch das Nachschieben von Werkstoff entsteht eine Verfestigung im gesamten Werkstück, mit Ausnahme des unverformten Napfbodens beim Tiefziehen. Dieser Härteanstieg erfolgt ebenfalls nahezu gleichmäßig über den gesamten Flansch.
  • Die an den Versuchsteilen gemessenen Härtewerte lagen bis zu 40 % über der Ausgangshärte eines unverformten Vergleichsobjektes.
  • Für Versuchsteile, die innerhalb der Verfahrensgrenzen und unter gleichen Bedingungen hergestellt wurden, ist eine sehr gute Reproduzierbarkeit sowohl in Form- als auch in Maßhaltigkeit gegeben.   

Das Forschungsvorhaben „Neue Verfahrensvariante zur Herstellung von Durchzügen an Blechteilen“ wurde unter der Fördernummer AiF 10878B 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. 119 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Einleitung
2 Stand der Technik
3 Wissenschaftliche Problemstellung
4 Forschungsziel
5 Theoretische und experimentelle Untersuchungen
5.1 Grundlegende Verfahrensbetrachtungen
5.1.1 Nabenherstellung durch Tiefziehen
5.1.2 Nabenherstellung durch Kragenziehen
5.1.3 Umformkräfte
5.2 Simulation
5.2.1 Stoffgesetze
5.2.2 Reibung
5.2.3 Geometrische Bedingungen
5.2.4 FEM-Simulationen zum Tiefziehen mit Nachschieben von Werkstoff
5.2.5 FEM-Simulationen zum Kragenziehen mit Nachschieben von Werkstoff
5.3 Versuchsplan
5.4 Versuchsmaterial
5.5 Schmierstoff
5.6 Ausgangsteile und Zwischenformen
5.7 Werkzeuge und Maschinen
5.7.1 Funktionsbeschreibung
5.7.2 Versuchswerkzeug
5.7.3 Gestaltung der Aktivelemente
5.7.4 Fertigungsmittel
5.7.5 Versuchsstand und Meßeinrichtung
5.8 Meßmethoden und -Gerate
5.8.1 Bestimmung von Werkstoffkennwerten
5.8.2 Härtemessung
5.8.3 Blechdickenmessung
5.8.4 Methoden zur Bestimmung der Formänderung
5.9 Voruntersuchungen
5.10 Hauptuntersuchungen
5.10.1 Versuchsprogramm und Teilesortiment
5.10.1.1 Tiefziehen mit Nachschieben von Werkstoff
5.10.1.2 Kragenziehen mit Nachschieben von Werkstoff
5.10.2 Auswertungskriterien und -größen
5.10.3 Darstellung des Umformablaufes
5.10.4 Formänderungen beim Kragen- und Tiefziehen mit Nachschieben von Wst
5.10.5 Grenzen des Nachschiebens von Werkstoff
5.10.5.1 Aufweit- und Ziehverhältnis
5.10.5.2 Rand-, Napf- und Kragenhöhen
5.10.5.3 Pressen- und Umformkräfte
5.10.6 Endteileigenschaften
5.10.6.1 Blechdickenverlauf
5.10.6.2 Härteverteilung
5.10.6.3 Form- und Maßhaltigkeit
6 Zusammenfassung
7 Schlußfolgerungen und Ausblick
Literaturverzeichnis / Quellenangabe
Bildverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Diagrammverzeichnis