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EFB-Forschungsbericht Nr. 025

Reibungsverhältnisse beim Tiefziehen rechteckiger und asymmetrischer Ziehteile

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Eckart Doege, Dr.-Ing. Rolf Grahnert, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover

143 Seiten (Sw 61 Abb., 4 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-103-1

Preis (Digital) EUR 70,00

Preis (Print) EUR 79,20

Schlagwörter: Fertigungsgenauigkeit, Schmierstoff, Zuschnitt, Ziehverhältnisse

Zusammenfassung

Für die optimale Auslegung von Tiefziehwerkzeugen ist eine genaue Kenntnis der Reibungsverhältnisse zwischen Blech und Werkzeug von großer Bedeutung. Dies ist insbesondere bei der Umformung großflächiger Ziehteile oder dünner Bleche der Fall.

Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen hatten das Ziel, Angaben über die Reibungsverhältnisse im Flanschbereich rechteckiger Ziehteile zu liefern.
Es wurden daher Tiefziehuntersuchungen bei Verwendung unterschiedlicher Schmierstoffe in zwei Versuchsabschnitten durchgeführt: Im ersten Abschnitt sind die Verteilung der Normalkräfte und die tragenden Reibungsflächen am Ziehteilflansch erfaßt worden.

Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung der eingestellten Niederhalterkraft am Werkzeug mit der Summe der über den Ziehteilflansch gemessenen und berechneten örtlichen Niederhalterkräfte, sowohl bei Variation der eingestellten Niederhalterkraft als auch bei unterschiedlichen Ziehverhältnissen.

Im zweiten Abschnitt sind die Reibungskräfte in den Gleitsteinbereichen (Stirnseite, Eckbereich, Übergangsbereich und gerade Ziehteilseite) zwischen dem Ziehteilflansch und dem Werkzeug gemessen worden.

Aus den Untersuchungsergebnissen beider Versuchsabschnitte waren örtliche Reibungszahlen niederhalterseitig und ziehringseitig am Ziehteilflansch bestimmbar. Die Verteilung der Normalkräfte und der Reibungskräfte erlaubt Rückschlüsse auf die Formänderungen in verschiedenen Umformzonen des Flansches.
Dabei kristallisierte sich der Eckbereich als der ziehtechnisch schwierigste Umformbereich des Ziehteils heraus.

Die im Flansch eines rechteckigen Ziehteils gemessenen örtlichen Reibungszahlen wurden mit den im Streifenziehversuch mit Umlenkung bei entsprechender Flächenpressung ermittelten Reibungszahlen verglichen. Dabei ergab sich eine gute Übereinstimmung.
Es konnte somit nachgewiesen werden, daß der Streifenziehversuch mit Umlenkung für die Ermittlung der Reibungszahlen am Ziehteil herangezogen werden kann, wenn die Verteilung der Niederhalterkraft über dem Ziehteilflansch rechteckiger Teile bekannt bzw. hinreichend genau abschätzbar ist.

Das Forschungsvorhaben "Reibungsverhältnisse beim Tiefziehen rechteckiger und asymmetrischer Ziehteile" wurde von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln, (AiF) aus Mitteln des Bundeswirtschaftsministeriums über die DFB gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 25 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Verzeichnis der Abkürzungen
1. Einleitung
2. Aufgabenstellung
3. Stand der Kenntnisse und eigene Voruntersuchungen
3.1 Der Einfluß der Reibung beim Tiefziehen
3.1.1 Reibungszonen im Flanschbereich rotationssymmetrischer Teile
3.1.1.1 Der ziehringseitige Schmierstoffdruck
3.1.1.2 Der niederhalterseitige Schmierstoffdruck
3.1.2 Reibungszonen im Flanschbereich rechteckiger Ziehteile
3.1.3 Der Einfluß von Schmierstoffen auf das Ziehergebnis
3.1.3.1 Der Einfluß der Schmierfilmdicke auf das Ziehergebnis
3.1.3.2 Die Wirkung von Schmierstoffadditiven
3.1.4 Anforderungen an die Oberfläche des Werkzeuges
3.1.5 Anforderungen an die Blechoberfläche des Werkstückes
3.1.5.1 Anforderungen an die Oberfläche des Zuschnittes
3.1.5.2 Die Ziehteiloberfläche
3.2 Der Streifenziehversuch mit Umlenkung
4. Tiefziehversuche rechteckige Teile
4.1 Versuchseinrichtungen
4.2 Die Erfassung der Reibungszahlen im Flanschbereich des Tiefziehteils
4.2.1 Der Einsatz eines Ziehringes mit Kraftaufnehmern
4.2.1.1 Erfassung der spez. Niederhalterdrucke in den verschiedenen Umformzonen
4.2.1.2 Bestimmung der Kontaktflächen am Ziehteilflansch
4.2.2 Einsatz eines Ziehringes mit Schubkraftmeßeinrichtungen
4.3 Zusammenfassung der Vorgehensweise
4.3.1 Berechnung der unterschiedlichen Reibungszahlen am Ziehteilflansch
5. Grundschmierstoffe
5.1 Der Einfluß der Grundschmierstoffe auf das erreichbare Grenzziehverhältnis
5.2 Der Einfluß ein- und beidseitiger Schmierung des Zuschnittes auf das Ziehergebnis
5.3 Der Einfluß ein- und beidseitiger Schmierung des Zuschnittes auf die Formänderung im Ziehteilflansch
6. Reibungsflächen, spezifischen Flächenpressungen, Reibungskräfte und Reibungszahlen am Ziehteilflansch
6.1 Der Einfluß der Niederhalterkraft auf die Reibungsverhältnisse
6.2 Der Einfluß des Ziehverhältnisses auf die Reibungsverhältnisse
7. Die Flanschreibungskräfte in Hauptumformbereichen bei verschiedenen Schmierstoffen
7.1 Der Einfluß der spezifischen Flächenpressung auf die Reibungskräfte
7.2 Der Einfluß des Ziehverhältnisses auf die Reibungskräfte
8. Reibungskräfte und Reibungszahlen in den Hauptumformbereichen auf der Niederhalterseite
8.1 Der Einfluß der Niederhalterkraft auf die Reibungskräfte und Reibungszahlen niederhalterseitig
8.2 Der Einfluß des Ziehverhältnisses auf die Reibungskräfte und Reibungszahlen niederhalterseitig
9. Reibungszahlzahlen im Flanschbereich beim Napfziehen und Reibungszahlen aus dem Streifenziehversuch
10. Zusammenfassung
11. Anhang
Tabellen und Bilder
Schrifttum