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EFB-Forschungsbericht Nr. 003

Untersuchungen über das hydromechanische Tiefziehen, insbesondere an Werkstücken aus kunststoffbeschichteten Stahlblechen

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Eberhard von Finckenstein, Lehrstuhl für Umformende Fertigungsverfahren der Universität Dortmund

94 Seiten (sw, 50 Abb.)

ISBN: 978-3-86776-067-6

Preis (Digital) EUR 45,00

Preis (Print) EUR 50,30

Schlagwörter: hydromechanisch, Spannungsanalyse, Ziehvehältnisse

Zusammenfassung

Es wurde über Untersuchungen auf dem Gebiet des hydromechanischen Tiefziehens berichtet. Die Finanzierung der Forschungsarbeiten erfolgte mit Hilfe der von Seiten der Deutschen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung und Oberflächenbehandlung e.V., Düsseldorf Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln Aufbauend auf die im Auftrage der DFBO von G. Oehler I 4, 5/ durchgeführten Forschungsarbeiten sollten grundsätzliche Untersuchungen zur Spannungsanalyse und zum Einfluß verfahrens- und werkstoffbedingter Einflußfaktoren auf die Form- und Maßgenauigkeit hydromechanisch tiefgezogener Werkstücke im Vergleich zu herkömmlich tiefgezogenen Werkstücken ermittelt werden, um damit einen Beitrag zum wirtschaftlichen Einsatz dieses Sandertiefziehverfahrens zu leisten.

Es wurden mit Hilfe der elementaren Membranspannungstheorie Berechnungsansätze zur Erfassung der Spannungen in der "freien Umformzone" beim hydromechanischen Tiefziehen aufgestellt, die durch entsprechende Versuchsreihen bestätigt wurden. Die bisher zunächst für zylindrische Werkstücke gewonnenen Ergebnisse müssen auf konische, parabolische und quadratische Werkstücke übertragen werden.

Neben der Erarbeitung besserer Kenntnisse über die Umformbeanspruchungen in der "freien Umformzone" wurden in dieser Forschungsarbeit auch die bei diesem Sondertiefziehverfahren zu erzielenden Form- und Maßgenauigkeiten untersucht. Dabei konnte grundsätzlich festgestellt werden, daß die Fertigungstoleranzen beim hydro-mechanischen Tiefziehen wesentlich verbessert werden können.

Zu Vergleichszwecken wurden zylindrische Werkstücke mit Flachboden einmal herkömmlich und einmal hydromechanisch bei unterschiedlichen Ziehverhältnissen und Wasserdrücken tiefgezogen.
Bei Einsatz des hydromechanischen Tiefziehens konnte

  • eine gleichmäßigere Wanddicke vom Boden bis zum Flansch des Werkstückes
  • eine Verbesserung der Rundheit
  • eine Verbesserung der Zylindrizität erzielt werden.

Die Formgenauigkeit insgesamt erreicht bei Ziehverhältnissen ß0 = 2,1 Fertigungstoleranzen bis ISO-Toleranzreihe IT 7 . für den Versuchswerkstoff Nr. 1 sowie Fertigungstoleranzen bis ISO-ToleranzreiheiT10 für den Versuchswerkstoff Nr. 2.

Darüber hinaus besteht das Ziel, auch werkzeugbedingte Einflußfaktoren, wie z.B. der Ziehspalt, hinsichtlich der Form- und Maßgenauigkeit zu untersuchen. Dabei soll eine Verbesserung der Druckanstiegscharakteristik sowie eine zusätzliche Drucksteuerung die Form- und Maßtaleranzen weiterhin verbessern.

Beim Umformen kunststoffbeschichteter Stahlbleche wird bei Einsatz des hydromechanischen Tiefziehens eine Verbesserung der Eigenschaftsänderungen, d. h.:

  • höhere Haftfestigkeit
  • geringere Zunahme der bezogenen Rauhtiefe
  • geringere Abnahme des bezogenen Glanzgrades
  • gegenüber dem herkömmlichen Tiefziehen erzielt.

Das Forschungsvorhaben "Untersuchungen über das hydromechanische Tiefziehen, insbesondere an Werkstücken aus kunststoffbeschichteten Stahlblechen" 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. 3 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1. Einleitung
2. Ausgangssituation und Forschungsziel
2.1 Stand der bisherigen Kenntnisse und Erfahrungen auf dem Gebiet des hydromechanischen Tiefziehens
2.2 Zielsetzung
3. Versuchseinrichtung
3.1 Dreifachwirkende hydraulische Tiefziehpresse
3.2 Tiefziehwerkzeuge
3.2.1 Herkömmliches Tiefziehwerkzeug
3.2.2 Hydromechanisches Tiefziehwerkzeug
3.3 Meßeinrichtungen
4. Versuchswerkstoffe
5. Versuchsdurchführung
6. Versuchsersebnisse
6.1 Berechnung der Umformspannungen beim hydromechanischen Tiefziehen
6.2 Vergleich der Form- und Maßgenauigkeiten herkömmlich und hydromechanisch tiefgezogener Werkstücke
6.2.1 Ergebnisse an zylindrischen Werkstücken
6.2.1.1 Abweichung der Wanddicke von der Ausgangsblechdicke
6.2.1.2 Vergleich zwischen Werkstückinnenkontur und Stempelsollkontur
6.2.1.3 Abweichung der Zargengeometrie von der Sollkontur
6.2.2 Ergebnisse an quadratischen Werkstücken
6.2.2.1 Zuschnittsermittlung
6.2.2.2 Abweichung der Wanddicke von der Ausgangsblechdicke
6.2.2.3 Abweichung der Zargengeometrie von der Sollkontur
6.3 Untersuchungen zur Eigenschaftsänderung von Verbundwerkstoffen durch hydromechanisches Tiefziehen
7. Zusammenfassung und Ausblick
8. Schrifttum
9. Anhang: Bilder, Tabellen