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EFB-Forschungsbericht Nr. 256

Abkant- und Bördelverhalten von bandlackierten Feinblechen

EFB256.jpg

Verfasser:
Univ. Prof. Dr.-Ing. Hartmut Hoffmann, Dipl.-Ing. Christine Kopp, Technische Universität München Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen

72 Seiten (sw 36, teils farbige Abb., 3 Tab)

ISBN: 978-3-86776-216-8

Preis (Digital) EUR 47,00

Preis (Print) EUR 52,40

Zusammenfassung

Im Rahmen vorliegender Arbeit wurden Möglichkeiten untersucht, um optimale Parameter für das Abkanten und Bördeln bandlackierter Bleche zu finden. Ziel ist es, eine rissfreie Oberfläche im Außenbereich des Biegeradius zu erhalten. Des Weiteren sollten die Korrosionsbeständigkeit sowie der Glanz des Lackes bestehen bleiben. Untersucht wurden zwei verschiedene Lacksysteme: Ein Vierschichtdecklacksystem brillantsilber und ein Zweischichtlacksystem KTL-Füller-Ersatz. Der Einsatz des Vierschichtdecklackes brillantsilber ist begrenzt und besonders im Falle des Abkantradius (0T) kommt es zu massiven Rissen an der Biegekante. Eine nachfolgende Wärmebandlung erzielt zwar ein leichtes Ausheilen dieser Defekte in der obersten Klarlackschicht, die Risse in den nachfolgenden Schichten hingegen konnten nicht behoben werden.

Das Zweischicht Lacksystem hingegen ist auch für diese sehr kleinen Radien rissbeständig. In keinem der untersuchten Fälle traten hier Risse auf. Die Korrosionsuntersuchung ergab ebenso ein durchweg positives Ergebnis, d.h. Korrosion des Substratwerkstoffes trat im Biegeradius nicht auf. Eine nachfolgende Wärmebehandlung beeinflusste hierbei das Ergebnis für beide Werkstoffe nicht.

Mittels der Laserberasterung konnte eine Dehnungsanalyse erfolgen, um eine Aussage über die am Biegeradius auftretenden Formänderungen machen zu können. Auch hier zeigen die Ergebnisse, dass der KTL-Füller-Ersatz wesentlich höhere Formänderungen ohne Rissbilung und Verlust der Glanzeigenschaften aushält. Im Rahmen eines Simulationsmodells konnten die Umformvorgänge abgebildet werden. Da die Lackschichten sehr dünn sind, sind diese in einem herkömmlichen Simulationsprogramm diese nicht vernünftig abbildbar, da eine Vernetzung schwer möglich ist und die Rechenzeiten sehr lang würden.

Zudem konnte festgestellt werden, dass die Lackschichten lediglich die Reibung beeinflussen, und diese wurde in der Simulation variiert und mit den Ergebnissen der optischen Dehnungsanalyse verglichen. Die Tendenz der Ergebnisse bildet diesen Zusammenhang sehr gut ab. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist somit erreicht worden.

Ziele zukünftiger Forschungsarbeiten sollten darin liegen, Decklacksysteme zu entwickeln, die in den unteren Lackschichten höhere Formänderungen aushalten und somit auch direkt für die industrielle Produktion inklusive Abkant- und Bördelprozess eingesetzt werden können. Zudem sollte der Einsatz bandlackierter Feinbleche in weiteren Umformprozessen, wie zum Beispiel dem Tiefziehen, untersucht werden.

Das Forschungsvorhaben "Abkant- und Bördelverhalten von bandlackierten Feinblechen" wurde unter der Fördernummer AiF 13964 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. 256 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Summary

The carried out experiments presented within this essay are to find optimal parameters for folding and flanging of coil coated sheet metal were determined. The aim is to achieve a surface which is free of cracks at the outer bending radius. Furthermore, corrosion resistance and brilliance of the coat should be preserved. Two different coat-systems were tested: A brilliant silver four-layers-topcoat and a two-layers-coat named KTL-Filler-substitute.

The application of the brilliant silver four-layers-topcoat is limited. Heavy cracks accrue especially in the range of the folding edge (0T). An adjacent heat treatment achieves a slight healing of those defects in the upper clear-coat-layer. Cracks in lower layers could not be healed. In contrast to this, the two-layers-coat is also crack resistant for those small radii. There were no defects found in any of the researched cases. The research on corrosion also generated throughout positive results which means that the sheet metal was not corroded in the bending zone.

A sequencing heat treatment did not have influence on these results. A strain analysis could be made via laser grating. By this it is possible to find out about the deformation occurring at the bending radius. Results prove again that the KTL-Filler-substitute endures way bigger deformation without developing cracks or loosing its brilliance. The deformation procedures could be mapped utilizing a simulation model. Due to the fact that the coat layer is very thin it is impossible to model it using conventional simulation software. Cross linking is hardly feasilble and computing times would become very long.

Furthermore, it was ascertained that coat layers solely influence friction, which was shown in simulation and compared to optical strain analysis. The bias of these results indicate this coherence very well.

Thus the goal of this project has been reached. Aims of future researches should be developing topcoat systems which can resist higher amounts of deformation and so can be used for direct industrial production including folding- and flange- processes. In addition the utilisation of coil coated fine sheet metal in other deforming processes like e.g. deep drawing should be examined.

Inhalt

1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Bandbeschichtete Bleche
2.1.1 Eigenschaften bandbeschichteter Bleche
2.1.2 Herstellung bandbeschichteter Bleche
2.1.3 Verarbeitung bandbeschichteter Bleche
2.1.3.1 Umformen
2.1.3.2 Fügen
2.1.3.3 Abkanten und Bördeln
2.2 Korrosion und Korrosionsprüfung
2.2.1 Korrosion
2.2.2 Korrosionsschutz
2.2.3 Korrosionstests
2.2.3.1 Prüfregime
2.2.3.2 Auswertung von Prüfungsergebnissen
3 Motivation und Zielsetzung
4 Experimentelle Methodik
4.1 Versuchseinrichtungen
4.1.1 Presse
4.1.2 Abkant- und Bördelwerkzeug
4.2 Messeinrichtungen
4.2.1 Lichtmikroskop
4.2.2 Rauheitsmessgerät
4.2.3 Korrosionsprüfgerät
4.2.4 Dehnungsanalyse
5 Versuchswerkstoffe
6 Ergebnisse
6.1 Werkstoffkennwerte
6.1.1 Zugversuche
6.1.2 Oberflächenanalyse
6.1.3 Tribologische Eigenschaften
6.2 Abkant- und Bördelversuche
6.2.1 Decklacksystem brillantsilber
6.2.2 Lacksystem KTL-Füller-Ersatz
6.3 Korrosionsuntersuchungen
6.4 Dehnungsanalyse
6.5 FE-Simulation
7 Zusammenfassung und Ausblick
8 Verzeichnisse
8.1 Abbildungsverzeichnis
8.2 Tabellenverzeichnis
8.3 Literaturverzeichnis
8.3.1 Einleitung
8.3.2 Stand der Technik
8.3.2.1 Korrosion und Korrosionsprüfung
8.3.3 Versuchs- und Messeinrichtungen
8.3.4 Versuchswerkstoffe
8.3.5 Versuchsdurchführung