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EFB-Forschungsbericht Nr. 257

Effekte der Mehrpunkt-Kissentechnik zur Verschiebung der Umformgrenzen beim Innenhochdruck-Blechumform-Prozess (IHB)

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

93 Seiten (sw 80, teils farbige Abb.)

ISBN: 978-3-86776-217-5

Preis (Digital) EUR 50,00

Preis (Print) EUR 56,70

Zusammenfassung

Mit Hilfe des wirkmedienbasierten Verfahrens "Innenhochdruck-Blechumformen" lassen sich im Vergleich zu konventionellen Umformtechniken Vorteile erzielen, die diese Technologie für die Herstellung von großflächigen Bauteilen interessant erscheinen lässt. Für eine Erweiterung des Anwendungsspektrums dieses Verfahrens müssen Verfahrensgrenzen verschoben und entstehende Hindernissen beseitigt werden.

Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Lösung des Konflikts zwischen Gewährleistung einer prozessangepassten Dichtheit des Werkzeugssystems und der partiellen Beeinflussung des Werkstoffflusses, besonders in der Füll- und Vorformphase des IHB-Prozesses. Ein Ansatz, hierbei Verbesserungen zu erreichen, besteht in der Nutzung der Mehrpunkt-Technik. Um die in konventionellen Tiefziehoperationen nachgewiesenen Potenziale der Mehrpunkt-Kissentechnik zur Erweiterung der Umformgrenzen für das Innenhochdruck-Blechumformen nutzbar zu machen, musste diese Technologie in Analogie zu Mehrpunkt-Kissensystemen beim Tiefziehen weiterentwickelt und den prozessspezifischen Bedingungen des IHB-Umformens angepasst werden.

Basierend auf den erreichten Ergebnissen können Aussagen entwickelt werden, wie der IHB-Prozess und das Umformwerkzeug zu gestalten sind, um eine optimale Vorformgebung unter Berücksichtigung der zu realisierenden Bauteilgeometrie zu gewährleisten. Die verifizierten und gleichzeitig präzisierten funktionalen Zusammenhänge zwischen den betrachteten Einflussgrößen bildeten dafür die Grundlage.

Das Forschungsvorhaben "Effekte der Mehrpunkt-Kissentechnik zur Verschiebung der Umformgrenzen beim Innenhochdruck-Blechumform-Prozess (IHB)" wurde unter der Fördernummer AiF 13965BR    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. 257 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Summary

The use of the active media-based sheet hydroforming process results in advantages over conventional forming techniques that make this technology interesting for the production of components with a large surface area. In order to expand the range of applications for this method, the current limits must be pushed back and the obstacles eliminated.

One important aspect here is finding a solution to the conflict between guaranteeing a tool system sealing appropriate to the process and the partial influence on the material flow, particularly in the filling and preforming phases of the sheet hydroforming process. One way of achieving progress in this area is to employ multipoint technology. In order to exploit multipoint cushion technology - the potential of which has been proved in conventional deep-drawing operations - to extend the limits of sheet hydroforming, this technology had to be developed further in a similar fashion to the multipoint cushion systems used in deep-drawing, and adapted to the process-specific conditions of sheet hydroforming.

Based on the results achieved so far, it has been possible to formulate statements of how the sheet hydroforming processes and the associated forming tool should be designed in order to guarantee optimum preforming taking into account the component geometry to be produced.

A relationship between the geometric variables on the component flange and the internal pressure to be achieved was demonstrated. The corresponding conditions that must be considered if a tool design is to prove successful were derived from this. The influence of the pins on the material flow was proved with the help of computer simulation. Experimental verification of these results is currently in progress.

Inhalt

1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Strategien zur Beeinflussung des Werkstoffflusses
2.2 Einsatz der Mehrpunktkissentechnik im Tiefziehprozess
2.2.1 Einleitung
2.2.2 Eigene Forschungen zur Mehrpunktkissentechnik
2.2.3 Tiefziehen mit hydroelastischem Niederhalter
2.3 Mehrpunktkissentechnik in der Hochdruck-Blechumformung
2.3.1 Einleitung
2.3.2 Aktiv-elastisches Werkzeugsystem (AEW) zur Innenhochdruck-Umformung
von unverschweißten Blechen (PtU Darmstadt)
2.3.3 HBU-Mehrpunktniederhalter-System (LFU Dortmund)
3 Forschungsziel
4 Vorgehensweise
5 Maschinentechnische Versuchseinrichtung
6 Untersuchungsergebnisse
6.1 Entwicklung der Werkzeugkonzepte
6.1.1 Einleitung
6.1.2 Variante I
6.1.3 Variante II
6.1.4 Druckaufbau im Werkzeug
6.1.5 Durchbiegung des Niederhalters
6.1.6 Konstruierte Variante
6.1.7 Festlegung Werkzeuggeometrie
6.2 Simulationsmodell IHB-Mehrpunktziehtechnik
6.3 Untersuchungen
6.3.1 Behältergravur
6.3.1.1 Simulation Behältergravur
6.3.1.2 Versuche Behältergravur
6.3.1.3 Auswertung Behältergravur
6.3.2 B-Säulenfuß-Gravur
6.3.2.1 Simulation B-Säulenfuß-Gravur
6.3.2.2 Versuche B-Säulenfuß-Gravur
6.3.2.3 Auswertung B-Säulenfuß-Gravur
7 Zusammenfassung und Ausblick
8 Literaturverzeichnis