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EFB-Forschungsbericht Nr. 342

Innenbördeln an Bauteilen mit gekrümmten Zargen

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Reimund Neugebauer, Dipl.-Ing. Dieter Weise, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz

112 Seiten (sw, 75 teils farbige Abb., 36 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-379-0

Preis (Digital) EUR 68,00

Preis (Print) EUR 76,00

Zusammenfassung

Das IGF-Vorhaben 16104 BR der Forschungsvereinigung Europäische Forschungsvereinigung für Blechbearbeitung e.V. (EFB) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium
für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen
Bundestages gefördert.


Das Wissen über die Grenze des technologisch Machbaren war besonders beim Innenbördeln an gekrümmten Zargen kaum vorhanden. Ebenso waren keine ganzheitlichen Informationen über den Grad der Einflussnahme der Parameterfelder Geometrie, Blechwerkstoff, Verfahrensvariante und Tribologie verfügbar. Handformeln für die Herstellung von Bördelrändern waren meist nur für einen sehr schmalen Anwendungsbereich geeignet und daher nicht allgemeingültig oder auf andere Fälle übertragbar. Somit waren für neue Produkte oft aufwendige Simulationen oder Vorversuche erforderlich. Der Anlass dieses Forschungsprojekts bestand somit vor allem darin, Unternehmen hinsichtlich der Realisierung gegenwärtiger und zukünftiger Bauteilanforderungen zu unterstützen.


Innerhalb der Projektlaufzeit konnten die wesentlichen Einflussparameter auf die Qualität von Innenbördelungen analysiert werden. Als Ergebnis von Simulationsrechnungen und experimentellen Betrachtungen konnten für verschiedene Weißblech-, Edelstahl- und Aluminiumwerkstoffe die parameterabhängigen Verfahrensgrenzen in Abhängigkeit der gewählten
Qualitätskriterien ermittelt werden.


Als Ergebnis dieser Betrachtungen konnte zum Beispiel das Verhältnis von Blechdicke zu Bördeldurchmesser als wesentlicher Einflussfaktor auf die erzielbaren Rundlaufabweichungen am Bördel identifiziert werden. Je größer diese Relation wird, desto geringere Formabweichungen treten am Umformteil auf.


Die Auswirkung der Geometrie der zu bördelnden Blechkante auf das Umformergebnis wurde anhand der zur Verfügung gestellten Aluminium-Vorformen stichweise im Experiment betrachtet. Hierbei stellte sich heraus, dass angefaste oder abgequetschte Blechränder negativen Einfluss auf die erreichbaren Formgenauigkeiten ausüben. Im Bereich der Verfahrensgrenzen
wird deutlich, dass gratfreie, rechtwinklige Blechkanten eine wesentlich geringere
Faltenbildung aufweisen als angefaste oder abgequetschte Ränder. Ebenso zeigte hier der Schmierstoff Raziol Drylub E CLF 21 TE bessere Ergebnisse hinsichtlich der Rundlaufabweichung am Bördel als der zweite betrachtete Schmierstoff Raziol Drylub D CLF 21 TE.


Mit Hilfe der aus Simulation und Experiment gewonnenen Erkenntnisse konnte eine Konstruktions- und Anwendungsrichtlinie erstellt werden, mit der es zukünftig möglich sein wird, die Machbarkeit von Bördelungen besser einzuschätzen und die erarbeiteten Maßnahmen zur Erreichung optimaler Bördelqualitäten in die Auslegung von Umformwerkzeugen einfließen zu lassen.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.


Das IGF-Vorhaben „Innenbördeln an Bauteilen mit gekrümmten Zargen“ wurde unter der Fördernummer AiF 16104BR von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 342 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

1 Zusammenfassung
2 Einleitung
3 Stand der Technik
3.1 Ausgangssituation
3.2 Bedarf bei Unternehmen
4 Problemstellung und Arbeitsprogramm
4.1 Aufgabenstellung
4.2 Betrachtete Blechwerkstoffe
4.2.1 Aluminiumblechwerkstoff
4.2.2 Edelstahlblechwerkstoff
4.2.3 Weißblechwerkstoffe
4.3 Betrachtete Schmierstoffe
5 Simulation der Innenbördelprozesse
5.1 Festlegung der Qualitätsmerkmale
5.2 Simulationsplanung
5.3 Aufbau der Simulationsmodelle
5.3.1 Gesenkinnenbördeln ohne Rotationsüberlagerung
5.3.2 Gesenkinnenbördeln mit Rotationsüberlagerung
5.3.3 Walzinnenbördeln
5.3.4 Betrachtung einer nicht rotationssymmetrische Geometrie
5.4 Simulationsergebnisse
5.4.1 Gesenkinnenbördeln ohne Rotationsüberlagerung
5.4.2 Gesenkinnenbördeln mit Rotationsüberlagerung
5.4.3 Walzinnenbördeln
5.4.4 Betrachtung einer nicht rotationssymmetrischen Geometrie
5.4.5 Zusammenfassung
6 Experimentelle Untersuchungen
6.1 Festlegung der Qualitätsmerkmale
6.2 Versuchsplanung
6.3 Verwendete Halbzeuge
6.4 Werkzeugkonstruktion
6.5 Versuchsdurchführung
6.5.1 Gesenkinnenbördeln ohne Rotationsüberlagerung
6.5.2 Gesenkinnenbördeln mit Rotationsüberlagerung
6.6 Versuchsergebnisse
6.6.1 Gesenkinnenbördeln ohne Rotationsüberlagerung
6.6.2 Gesenkinnenbördeln mit Rotationsüberlagerung
6.6.3 Zusammenfassung
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
8 Verzeichnisse
8.1 Abbildungsverzeichnis
8.2 Literaturverzeichnis
8.3 Kurzzeichenverzeichnis
Anlagen