Tiefziehen by Elmar Mönig

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Inhaltsverzeichnis 0 Vorwort .................................................................................................... 3 1 Einführung .............................................................................................. 4 2 Einführung in die Tiefziehtechnik.......................................................... 5 2.1

Schema des Tiefziehens ..................................................................................................................... 5

2.2

Unterschiedliche Tiefziehmethoden .................................................................................................... 6

2.3

Systemabhängigkeit der Tiefziehfähigkeit .......................................................................................... 8

2.4

Klassifizierung der Geometriefehler für Umformteile .......................................................................... 9

2.5

Ziehfehler .......................................................................................................................................... 11

2.5.1

Fehler in der Werkzeugauslegung ............................................................................................. 11

2.5.2

Werkstofffehler ........................................................................................................................... 14

2.5.3

Verarbeitungsfehler .................................................................................................................... 16

2.5.4

Benoit-Effekt............................................................................................................................... 17

2.5.5

Rückfederung ............................................................................................................................. 17

2.5.6

Beispiele von Fehlern an rotationssymmetrischen Bauteilen .................................................... 19

3 Grundlagen der Umformtechnik .......................................................... 24 3.1

Grundbegriffe der Plastizitätstheorie ................................................................................................. 24

3.1.1

Formänderungsvermögen.......................................................................................................... 24

3.1.2

Fließbedingungen ...................................................................................................................... 25

3.1.3

Fließspannung und Fließkurve .................................................................................................. 27

3.1.4

Aus der Probenlage der Zugproben nach DIN 50114 resultierender Anisotropiebeiwert

3.1.5

Grenzformänderung ................................................................................................................... 32

3.2

..... 30

Tribologisches System ...................................................................................................................... 35

3.2.1

Reibung bei umformtechnischen Vorgängen............................................................................. 35

3.2.2

Reibung beim Tiefziehen ........................................................................................................... 38

3.2.3

Schmierstoffe ............................................................................................................................. 42

4 Blechprüfverfahren............................................................................... 46 4.1

Tiefungsversuch nach Erichsen ........................................................................................................ 46

4.1

Grenzziehverhältnis nach Schmidt-Kapfenberg ................................................................................ 47

4.2

Keilprüfverfahren nach Sachs ........................................................................................................... 48

4.3

Streckzieh-Prüfverfahren nach Güth ................................................................................................. 49

4.4

Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Swift ............................................................................................... 50

4.5

Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Fukui .............................................................................................. 51

4.6

Hydraulischer Tiefungsversuch ......................................................................................................... 53

4.7

Aufweitprüfverfahren ......................................................................................................................... 54

4.8

Prüfverfahren nach Engelhardt ......................................................................................................... 55

4.9

Zugversuch........................................................................................................................................ 57

4.9.1

Flachschulterprobe DIN 50114 .................................................................................................. 57

4.9.2

Zugprüfungen zur Ermittlung der Werkstoffkennwerte .............................................................. 58 -1-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5 Umformmaschinen und Verfahren ...................................................... 60 5.1

Pressen für die Blechumformung ...................................................................................................... 60

5.1.1

Energiegebundene Umformmaschinen ..................................................................................... 60

5.1.2

Weggebundene Umformmaschinen (mechanische Pressen) ................................................... 62

5.1.3

Karftgebundene Umformmaschinen (Hydraulische Pressen) ................................................... 64

5.1.4

Mechanische Pressen ................................................................................................................ 67

5.2

Zuführsysteme (Transfersystem) ...................................................................................................... 69

5.3

Werkzeugsysteme ............................................................................................................................. 76

5.3.1

"Baird-Prinzip" ............................................................................................................................ 77

5.3.2

„Platarg-Prinzip .......................................................................................................................... 85

6 Auslegung von Tiefziehwerkzeugen ................................................... 87 6.1

Beispiele für Ziehstadienfolgen ......................................................................................................... 87

6.2

Auslegung des Tiefziehwerkzeugs.................................................................................................... 95

6.2.1

Zugabstufungen ......................................................................................................................... 95

6.2.2

Bestimmung des Rondendurchmessers .................................................................................. 100

6.2.3

Auslegung der Ziehstadien ...................................................................................................... 108

6.3

Bestimmung der Kräfte / Arbeitsvermögen ..................................................................................... 121

6.4

Maßliche Auslegung der Ziehstufen nach dem Baird-Prinzip ......................................................... 134

6.4.1

Maße für die Pressentypen Paust ........................................................................................... 135

6.4.2

Maße für die Pressentypen Baird / UTZ .................................................................................. 136

6.5

Scherschneiden mit Schneidwerkzeug ........................................................................................... 136

6.5.1

VDI 3367 (Steg- und Randbreiten) .......................................................................................... 137

6.5.2

VDI 3368 (Schneidspalt us) ...................................................................................................... 139

6.5.3

Stanzgitterauslegung ............................................................................................................... 140

6.6

Blechdurchzüge............................................................................................................................... 146

6.7

Komplexe rotationssymmetrische Umformteile in einem Arbeitsgang herstellen ........................... 150

7 Werkstoffe ........................................................................................... 156 7.1

Edelstähle ........................................................................................................................................ 156

7.1.1

Ferritische Stähle ..................................................................................................................... 158

7.1.2

Martensitische Stähle ............................................................................................................... 159

7.1.3

Austenitische Stähle ................................................................................................................ 160

7.1.4

Ferritisch-austenitische Stähle ................................................................................................. 161

7.1.5

Normung der nichtrostenden Stähle ........................................................................................ 161

7.1.6

Oberflächen von nichtrostenden Stählen ................................................................................. 162

8 Verzeichnisse...................................................................................... 164 8.1

Abbildungsverzeichnis .................................................................................................................... 164

8.2

Tabellenverzeichnis ........................................................................................................................ 167

8.3

Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 167

-2-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

0 Vorwort Die vorliegende, unveröffentliche Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als Konstruktionsleiter bei einer Firma der metallverarbeitenden Industrie im östlichen Sauerland.

Diese Arbeit ist all denen gewidmet, die schon vieles über den Bereich Tiefziehen rotationssymmetrischer Blechformteile wissen und es vielleicht als Nachschlagewerk für anstehende Aufgaben verwenden möchten.

Ich möchte mich auf diesem Wege bei meinen Mitarbeitern und Kollegen für die gute Zusammenarbeit bedanken. Besonderer Dank gebührt: Jörg Spielmann Ralf Reichel Georg Andree

und den Kollegen des Konstruktionsbereichs der Schlauchsicherungstechnik.

Many thanks also to Gene Rek from Bouffard.

Bestwig, im Januar 2002

Elmar Mönig

-3-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

1 Einführung Das Tiefziehen zählt zu den wichtigsten Verfahren der Blechumformung. Der Zustand in den umzuformenden Bereichen wird durch eine Zug- und Druckspannung herbeigeführt. Dabei werden sowohl die Masse als auch der Zusammenhalt beibehalten.

Fertigungsverfahren (DIN 8580)

Form schaffen

Urformen

ändern

Umformen

Druckumformen - Walzen - Freiformen - Gesenkformen - Eindrücken - Durchdrücken

Abbildung 1-1: Neben

den

Trennen

Zugumformen - Längen - Weiten - Tiefen (Streckziehen)

beibehalten

Fügen

Beschichten

Zugdruckumformen - Durchziehen - Abstreckziehen - Tiefziehen - Drücken - Knickbauchen - Kragenziehen

Biegeumformen - Freies Biegen - Gesenkbiegen - Rollbiegen - Schwenkbiegen

Stoffeigenschaften ändern

Schubumformen - Verdrehen - Verschieben

Fertigungsverfahren nach DIN 8580 in

dieser

Norm

festgelegten

Hauptgruppen

Druckumformen,

Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen und Schubumformen unterteilt man vielfach die bildsame Formgebung in die beiden Bereiche Warmumformung und Kaltumformung. Die Unterscheidung zwischen beiden Bereichen war früher durch die Rekristallisationstemperatur gegeben. Unter Kaltumformung ist heute nach DIN 8580 jede Umformung bei Raumtemperatur zu verstehen. Eine Umformung mit angewärmten Zustand würde somit als Warmformgebung anzusprechen sein.

-4-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Vielfach wird auch eine Klassifizierung in die einzusetzenden Halbfabrikate vorgenommen. So wird unterschieden in Umformung von Vollmaterial (Massivumformung - Stabstahl oder Draht) und in die Umformung von Flachmaterial (Bleche oder Bänder). Die Formgebung von Vollmaterial erfolgt überwiegend durch Druckumformung wie Stauchen, Fließpressen und Formpressen. Zur Formgebung von Flachmaterial (Feinbleche) kommen meist die Verfahren Zug-Druck-Umformung mit Tiefziehen, Zugumformung mit Streckziehen und Streckrichten, Biegeumformung mit Abkanten und Biegerollen von Blechprofilen sowie Schubumformen mit Durchsetzen und Verwinden in Frage.

2 Einführung in die Tiefziehtechnik 2.1

Schema des Tiefziehens

Nach DIN 8584 Blatt 3 ist Tiefziehen ein Zugdruckumformen eines Blechzuschnittes (je nach Werkstoff auch einer Folie oder Platte, einer Tafel, eines Ausschnittes oder Abschnittes) zu einem Hohlkörper oder Zugdruckumformen eines Hohlkörpers zu einem Hohlkörper mit kleinerem Umfang ohne beabsichtigte Veränderung der Blechdicke.

Nach DIN 8584 Blatt 2 ist das Abstreck- Gleitziehen (Abstreckziehen) ein Gleitziehen von Hohlkörpern durch einen Abstreckring mit einem gegen den Werkstückboden drückenden Innenwerkzeug (Stange, Stempel) z.B. zur Wanddickenverminderung von tiefgezogenen oder fließgepressten Näpfen.

b.) Blechdicke s ≠ s0 ≠ konstant

a.) Blechdicke s = s0 = konstant

Abbildung 2-1:

a.)Tiefziehen

b.)Abstreckziehen

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Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Beim Tiefziehen wird ein Blechzuschnitt ohne beabsichtigte Änderung der Blechdicke zu einem Hohlkörper verformt. Dieser Hohlkörper kann anschließend im Weiterzug im Durchmesser reduziert werden.

Definition nach DIN 8584 Blatt3

Tiefziehen im Erstzug (alt: Tiefziehen im Anschlag)

Tiefziehen im Erstzug ist Tiefziehen eines Zuschnittes zu einem Hohlkörper. Häufig wird ein Niederhalter verwendet, um Faltenbildung im Werkstück zu verhindern.

Tiefziehen im Weiterzug (alt: Tiefziehen im Weiterschlag)

Tiefziehen im Weiterzug ist Tiefziehen eines Hohlkörpers zu einem Hohlkörper mit kleinerem Umfang. Häufig wird ein Niederhalter verwendet, um Faltenbildung im Werkstück zu vermeiden.

Abbildung 2-2:

Abbildung 2-3:

Im Erstzug

Im Weiterzug

2.2 Unterschiedliche Tiefziehmethoden Nach DIN 8584 umfaßt das Tiefziehen drei unterschiedliche Verfahren. 1. Tiefziehen mit Werkzeugen, starr oder nachgiebig (Abbildung 2-4) 2. Tiefziehen mit Wirkmedien - mit kraftgebundener Wirkung (mechanisch über Druckmedien, Abbildung 2-5) oder energiegebundener Wirkung (Freisetzung kinetischer Energie, Abbildung 2-6) -6-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

3. Tiefziehen mit Wirkenergien (mit magnetischem Feld, Abbildung 2-7)

Abbildung 2-4:

Tiefziehen mit Werkzeugen

Abbildung 2-5:

Tiefziehen mit Wirkmedien

Abbildung 2-6:

Tiefziehen mit energiegebundener Wirkung

-7-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 2-7:

2.3

Tiefziehen mit Wirkenergien

Systemabhängigkeit der Tiefziehfähigkeit

Tiefziehen zur Herstellung von Hohlkörpern ist ein Arbeitssystem, welches mit zunehmenden Schwierigkeitsgrad einer Fülle von instabilen Einflussgrößen unterliegt. Diese

systemabhängigen

Einflussgrößen

lassen

sich

wesentlichen

umformtechnischen und die Blechkenndaten einteilen (Abbildung 2-8).

Umformprozess Ziehring Durchmesser duz Abrundungsradius rz Werkstoff Beschichtung Ziehspalt

Stempel Durchmesser dSt Abrundungsradius rs Grundwerkstoff Beschichtung

Niederhalter Niederhaltekraft FN Werkstoff Oberflächen

Sonstiges Umformgeschwindigkeit ϕɺ Umformtemperatur ϑ

Schmierstoff Art Menge Blechkenndaten Blechronde Durchmesser d0

Streckgrenze

Blechdicke s0

Bruchdehnung

Oberflächenstruktur

r- und n-Wert

Werkstoff

E-Modul

Härte

etc.

-8-

die

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 2-8:

2.4

Systemabhängige Einflussgrößen

Klassifizierung der Geometriefehler für Umformteile

Speziell die Fertigung kleiner einbaufertiger Umformteile (Abbildung 2-9: Einbaufertige Umformteile) erfordern häufig eine große Anzahl Umformstufen und die anspruchsvolle Kombination vieler Umformverfahren, wie Prägen, Kalibrieren, Lochen, Flansch schneiden usw. Die Umformanlage muss in der Lage sein, Teile mit der definierten Genauigkeit mit großer Stückzahl und unter verschiedenen Betriebszuständen (Hubzahl, Stufenanzahl und Auslastung der Presskraft), Umgebungsbedingungen (Temperatur), Verschleißzuständen der Aktivteile und der Maschinenelemente, Schmierbedingungen des Werkzeuges und Materialparametern (Fließgrenze, Eigenspannungen) herzustellen.

Abbildung 2-9:

Einbaufertige Umformteile

-9-

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Somit werden die Genauigkeitsanforderungen an eine Presse im wesentlichen durch das herzustellende Teil definiert. Wegen der hohen Investitionskosten spanloser Verfahren gelingt es häufig nur dann, den Konkurrenzkampf zu gewinnen, wenn das aus der Presse fallende Teil nur mit geringfügiger Nachbearbeitung einbaufertig ist.

Nr.

Geometrieabweichung

Ursache

Durchmesser

Werkzeug, Toleranzen, elastische Deformation

Höhenmaße

Werkzeug, Eintauchtiefe der Presse, mangelnde vertikale Steifigkeit

Exzentrizität

Werkzeug,

Horizontalbewegung

des

Stößels,

mangelnde horizontale Steifigkeit der Führungen 4

Lageabweichungen

Werkzeug, Stößelkippungen, mangelnde Steifigkeit

Formabweichungen

der Führungen, des Gestells

Grate

Werkzeug

Ebenheit, Formfüllung

Zu geringe Presskraft, zu großer Abstand Ober- und Unterwerkzeug

Tabelle 2-1: Klassifizierung der Geometriefehler für Umformteile

Abbildung 2-10:

Klassifizierung der Geometrieabweichungen bei Umformteilen

- 10 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Genauigkeit des Teils hängt aber nicht nur vom Werkzeug ab, sondern auch von der exakten Bewegung des Stößels in alle drei Raumrichtungen.

Geometriefehler von Tiefziehteilen lassen sich vereinfachend und unter Missachtung des Materialflusses in der Tabelle 2-1 gelistet und in Abbildung 2-10 anhand eines Musternapfes gezeigten Klassen einordnen.

2.5 Ziehfehler 2.5.1 Fehler in der Werkzeugauslegung Bodenreißer bei rotationssymmetrischen Teilen Merkmale: Nach kurzer Ausbildung der Zarge meist einseitiger Bodenabriss Rissbeginn am Übergang Boden/Zarge Eingeschnürrte Risskante

Ursachen: Zu großes Ziehverhältnis Wenn von Risskante nicht eingeschnürrt: Formänderungsvermögen des Werkstoffes nicht ausreichend Radien am Stempel bzw. Ziehring zu klein Niederhaltedruck zu groß

Merkmale: Riss tritt kurz vor Ziehende ein Bodenanriss ist einseitig Eingeschnürte Risskante

Ursache: Zu enger Ziehspalt

- 11 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Bodenreißer bei eckigen Ziehteilen Merkmale: Bodenabriss nach kurzer Zargenbildung an einer oder mehreren Ecken

Ursachen: Wenn Risskante nicht eingeschnürrt: Formänderungsvermögen des Werkstoffs nicht ausreichend Radien an Stempel bzw. Ziehring zu klein Niederhaltedruck zu groß Falsche Zuschnittsform in den Eckenbereichen

Merkmale Bodenabriss kurz vor Ziehende an einer oder mehreren Ecken

Ursachen Zu enger Ziehspalt Zu weite Ziehspalte an den Seiten Radien im Eckenbereich an Stempel bzw. Ziehring zu klein

Faltenbildung an der Schmalseite eckiger Ziehteil Merkmale: Schwache Falten an den schmalen Seiten eckiger Ziehteile

Ursache: Zu geringer Niederhaltedruck Ziehspalt an den Längsseiten zu klein

- 12 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Risse in den Seitenwänden Merkmale: Waagerecht verlaufende Risse in den Zargen der schmalen Seite

Ursache: Lange Seiten fließen schneller Ziehspalt bzw. Ziehkantenradius an Längsseiten zu groß

Druckspuren Merkmale: Riefen in der Zarge Häufig: zusätzlich Bodenreißer

Ursache Zu enger Ziehspalt Falsche Schmierung

Längsfalten Merkmale: Faltenbildung am oberen Rand Falten teilweise übereinander gequetscht Bei Halbkugelform: auf einer Seite höherer Rand

Ursache: Niederhalterdruck zu klein Radien an Stempel bzw. Ziehring zu groß

- 13 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Falscher Zuschnitt Merkmale: Nicht vollständig ausgeformte Eckbereiche

Ursache: Zuschnitt zu knapp

2.5.2 Werkstofffehler Waagerechte Risse Merkmale: Waagerecht verlaufender Riss, Dopplung Aussehen wie zwei aufeinander liegende Bleche

Ursache: Oxidierte Lunker im Blech Kein Verschweißen an dieser Stelle

Riss ohne Einschnürung Merkmale: Risskante ist nicht eingeschnürt Bruchfläche ist zackig

Ursachen: Mangelndes Formänderungsvermögen des Werkstoffs

- 14 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Senkrechte Risse Merkmale: Tiefe senkrechte Risse in der Zarge Beim Tiefziehen Nach dem Tiefziehen Nach zeitlichem Abstand

Ursache: Bei Stahlblechen: zu Hoher P-Gehalt Bei Cr-Ni Stählen: Lagerung zwischen Tiefziehen und Zwischenglühen zu lange, Spannungsriss; Martensitumwandlung Bei hohen nichtgebundenem N-Gehalt: Alterung

Zipfelbildung Merkmale: Zipfelbildung am oberen Rand Meist 4 Zipfel, jeweils um 90° versetzt

Ursachen: Anisotropes Fließverhalten des Werkstoffes (kleiner r-Wert, mehr hierzu später) Falsche Lage der Platine zur Walzrichtung

Fremdkörper Merkmale: Längliche Löcher oder Riss Glattgedrückte Falte

Ursachen: Poröses Material z.B. Al 99 Schlackeneinschlüsse Späne oder sonstige Fremdkörper

- 15 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

2.5.3 Verarbeitungsfehler Faltenbildung Merkmale: Faltenbildung im Flansch und in der Zarge

Ursachen: Zu geringer Niederhalterdruck Spalt zwischen Niederhalter und Blech zu groß

Merkmale: Zusätzlicher Flanschabriss

Ursachen: Niederhalterdruck zu gering und Ziehkantenradius zu klein

Unsymmetrisches Teil Merkmal: Ungleiche Länge von Flansch und Zarge am Umfang

Ursachen: Zuschnitt außermittig eingelegt Fläche vom Ziehring und Niederhalter sind nicht parallel

Ziehriefen Merkmale: Parallel verlaufende Riefen in der Zarge

Ursachen: Einlaufradien schlecht poliert bzw. Kaltaufschweißungen Zu hoher Verschleiß der Ziehkante - 16 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

2.5.4 Benoit-Effekt Bei dickwandigen Ziehteilen (mit einer geringen Bodenrundung), die mit einem großem Ziehspalt gezogen werden, entsteht am Auslauf Bodenrundung zur Zarge eine Einschnürstelle.

Meist spielt sie von der mechanischen Beanspruchung keine Rolle, kann aber aus optischen Gründen störend wirken. Diese Einschnürstelle in Zone II ist der Bereich, die bei Ziehbeginn auf der Ziehringrundung liegt und unter der Wirkung von Zug- und Biegespannungen verformt wird.

Dabei verursacht die aus der Biegung resultierende

Normaldruckkomponente eine Wandverdünnung.

Dieser Effekt bleibt auf diese Zone

beschränkt, da der nachfolgend in die Biegzone eintretende Werkstoff bereits eine Verfestigung aufweist.

Abbildung 2-11:

Benoit-Effekt

2.5.5 Rückfederung Jede Verformung eines Bleches beinhaltet einen elastischen Anteil, der nach der Entlastung des Bleches zu einer Rückfederung führt. In den umgeformten Bereichen treten dabei charakteristische Formabweichungen auf. Zur Rückfederungsbestimmung sind umfangreiche Parameterstudien für das Biegen im Gesenk mit und ohne Gegenhalter für U-, Z,- und Hutprofile durchgeführt worden, die auf das Verfahren „Ziehen mit überlagerter Radialspannung“ und für ein breites Geometriespektrum ausgedehnt wurden.

- 17 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die wesentlichen Einflussfaktoren auf Zargen- bzw. Flanschauffederung wurden in Abbildung 2-12 erfasst.

Abbildung 2-12: Das

Qualitative Einflüsse auf das Rückfederungsverhalten

Rückfederungsverhalten

offener

Profile

wird

durch

die

geometrischen

Randbedingungen sowie durch werkstoff- und verfahrensspezifische Parameter beeinflusst.

Verfahrensbedingt

lässt

sich

die

Rückfederung

durch

eine

hohe

Niederhaltekraft bzw. ein Nachstrecken sowie durch eine hohe Umformgeschwindigkeit reduzieren. Auf der Werkstoffseite wirken sich ein hoher E-Modul, ein kleiner Verfestigungsexponent n und eine geringe Streckgrenze günstig aus. Durch die Profilgeometrie

kann

die

Rückfederung

minimiert

werden,

indem

ein

kleiner

Stempelradius, eine geringe Ziehtiefe und Teilelänge sowie eine möglichst große Bodenbreite gewählt werden.

- 18 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

2.5.6 Beispiele von Fehlern an rotationssymmetrischen Bauteilen Nachfolgende Abbildungen (Abbildung 2-13 - Abbildung 2-20) zeigen unterschiedliche Fehlerarten an einer Druckreglerbuchse. Für jeden Fehlertyp sind die Fehlerursache und die hierzu gehörigen Abstellmaßnahmen aufgeführt.

Fehlerursache: Ungenauigkeit im Bandvorschub ⇒ dadurch wird kein Vollkreis der Ronde ausgebildet ⇒ hervorgerufen durch Schlupf im Bandvorschub

Abstellmaßnahmen: Rücklauf des Bandes verhindern Abfrage am Vorschub installieren

Abbildung 2-13:

Ausgebrochene Kanten im Bereich der Langlöcher

Fehlerursache: Eventueller Transportschaden

Abstellmaßnahmen: Sachgemäßer Umgang mit Halb - und Fertigteilen während der Produktion und Transport

Abbildung 2-14:

Beschädigung durch Schlag

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Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Fehlerursache: Klebeband, das auf das Vormaterial geklebt aber nicht entfernt wurde.

Abstellmaßnahmen: Arbeitsanweisung: Beim Anfahren eines neuen Coils auf Klebebandreste achten und ggf. entfernen.

Abbildung 2-15:

Klebeband am äußeren Boden

Fehlerursache: Ungleichmäßiger Niederhalterdruck

Abstellmaßnahmen: Druckeinstellschraube der Niederhalterhebel gegen Lösen sichern

Abbildung 2-16:

Wellige Oberkante im Bereich des Flanschschnittes

Fehlerursache: Lunker und Inhomogenitäten

Abstellmaßnahmen: 100%-Kontrolle durch Personal oder automatische Fehlererkennung (Vision Control System / Wirbelstromprüfung)

Abbildung 2-17:

Einfallstellen / Risse / Löcher an der inneren und äußeren Oberfläche

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Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Fehlerursache: Ungenauigkeit im Bandvorschub

⇒ dadurch wird kein Vollkreis der Ronde ausgebildet ⇒ hervorgerufen durch Schlupf im Bandvorschub

Abstellmaßnahmen: Rücklauf des Bandes verhindern Abfrage am Vorschub installieren

Abbildung 2-18:

V-förmige Rissbildung am Übergang vom großen zum kleinen Durchmesser

Fehlerursache: Mitgezogener Span oder ähnliches z.B. am Rand des Bandes (Spaltgrat)

Abstellmaßnahmen: Richtrollen an der Zuführeinheit anbringen

Abbildung 2-19:

Linienförmige Beschädigung der Oberfläche

Fehlerursache: Mitgezogener Span oder ähnliches z.B. am Rand des Bandes (Spaltgrat)

Abstellmaßnahmen: Filtration des Ziehöles verbessern

Abbildung 2-20:

Eingepresste Späne

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Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Nachfolgende Abbildungen (Abbildung 2-21 - Abbildung 2-25) zeigen unterschiedliche Fehlerarten an einer Ventilbuchse. Für jeden Fehlertyp sind die Fehlerursache und die hierzu gehörigen Abstellmaßnahmen aufgeführt.

Abbildung 2-21:

Fehlstelle am Durchzug

Abbildung 2-22:

Druckstelle im Bodenbereich

Abbildung 2-23:

Gratbildung und Überfaltungen am Flanschschnitt

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Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 2-24:

Rissbildung Anisotropiebeiwert (Kapitel 3)

r<1 Anisotropiebeiwert

r>1

Abbildung 2-25:

Zipfelbildung beim Tiefziehen

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Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

3 Grundlagen der Umformtechnik 3.1 Grundbegriffe der Plastizitätstheorie Fließen eines Werkstoffes ist gegeben, wenn durch einen Spannungszustand eine bleibende Formänderung erzielt wird. Die Fließspannung k f

ist im einachsigen

Zugversuch die Zugkraft bezogen auf die jeweilige momentane Querschnittsfläche A , bei der der Werkstoff fließt, d.h. eine bleibende Formänderung erfährt.

k f=

F A

(3.1)

3.1.1 Formänderungsvermögen Die Größe der Formänderung wird durch die logarithmische Formänderung (Umformgrad) beschrieben. Im kartesischen Koordinatensystem ergeben sich:

ϕ l = ln

l1 ; l0

ϕ b= ln

b1 ; b0

h1 h0

ϕ h= ln

(3.2)

Im Polarkoordinatensystem erhält man bei axialsymmetrischen Umformwerkstücken

ϕ 1= ln

l1 ; l0

ϕ r = ln

r1 r =ϕ t = ln 1 . r0 r0

(3.3)

Überführt man durch Umformung einen Körper der Abmessungen l0 ,b0 ,h0 in einen Körper der Abmessungen l1 ,b1 ,h1, so ergibt sich bei Volumenkonstanz

l 1⋅b1 ⋅h1 =l 0 ⋅b 0 ⋅h 0 .

(3.4)

Nach anschließender Umformung durch Logarithmieren erhält man

l1 b h + ln 1 + ln 1 = 0 , l0 b0 h0

(3.5)

- 24 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

dies kann auch geschrieben werden als

ϕ 1+ϕ b+ϕ h= 0

Abbildung 3-1:

∑ϕ = 0.

oder

(3.6)

Voumenkonstanz und Umformgrade

3.1.2 Fließbedingungen Metallische Werkstoffe lassen sich durch Einwirkung von äußeren Kräften umformen, ohne dass der Stoffzusammenhang verloren geht. Diese Eigenschaft wird als Formänderungsvermögen der Metalle bezeichnet. Die Formänderung bzw. das Fließen tritt ein, wenn sich die Atomreihen innerhalb der einzelnen Kristalle beim Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung gegeneinander verschieben und der Zusammenhang zwischen den Atomreihen auf Verschiebungen

erfolgen

dem nächstfolgenden Gitterplatz stattfindet. Die kristallographisch

bevorzugten

Gleitebenen

und

Gleitrichtungen und werden z.B. durch Versetzungen (Gitterbaufehler) erst möglich. Das Fließen des Werkstoffs setzt ein, wenn die größte Hauptspannungsdifferenz (σmax-

σmin) die Formänderungsfestigkeit kf, auch als Fließspannung bezeichnet, erreicht bzw.

- 25 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

wenn bei reiner Schubbeanspruchung die auftretende Schubspannung gleich der halben Formänderungsfestigkeit wird: k f = σ max − σ min

(3.7)

Durch die Vernachlässigung der Hauptspannung σ2 stellt dieser mathematische Ausdruck eine Näherungslösung der Schubspannungshypothese mit der größten Hauptspannung σ1 und der kleinsten Hauptspannung σ3 dar: k f = σ1 − σ 3

(3.8)

In der elementaren Theorie der Umformtechnik wird ebenfalls die Schubspannungshypothese nach TRESCA angewendet. Danach tritt Fließen ein, wenn die größte Schubspannung τmax die Schubfließspannung k des Werkstoffes erreicht.

τ max = k

(3.9)

Aus dem Mohr´schen Spannungskreis lässt sich ableiten, dass

τ max=

1 (σ −σ ) 2 max min

(3.10)

ist, wobei σmax die größte und σmin die kleinste Hauptspannung darstellt. Für den einachsigen Spannungszustand (σ1 ≠ 0, σ2 = σ3 = 0) gilt

σ max=σ 1=

F =k f , A (3.11)

k f = 2 ⋅τ max= σ max . Die Hauptformänderung ϕg ist nach dieser Hypothese die dem Betrag nach größte logarithmische Formänderung.

ϕ g ={ϕ 1 ; ϕ 2 ; ϕ 3 }max

(3.12) - 26 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Eine weitere häufig in der Umformtechnik verwendete Hypothese ist die Gestaltänderungsenergiehypothese

nach

MISES

und

HENKY.

Danach

tritt

Fließen ein, wenn die elastische Gestaltänderungsenergie einen kritischen Wert erreicht. Mit den Hauptspannungen σ 1 , σ 2 , σ 3 gilt:

k f=

[

]

1 2 2 2 σ 1−σ 2 ) + (σ 2−σ 3 ) + (σ 3−σ 1 ) ; ( 2

(3.13)

und der mittleren Spannung

σ m=

1 (σ +σ +σ ) 3 1 2 3

(3.14)

folgt

kf=

[

]

3 2 2 2 σ 1−σ m ) + (σ 2−σ m ) + (σ 3−σ m ) . ( 2

(3.15)

Bei reiner Schubspannung ist

k f = 3 ⋅τ max .

(3.16)

Die Hauptformänderung ϕg ist nach der Gestaltänderungsenergiehypothese

ϕ g=

2 2 ϕ1 + ϕ 22 + ϕ 32 ) . ( 3

(3.17)

Die nach der Gestaltänderungsenergiehypothese berechnete Hauptformänderung ϕg wird auch als Vergleichsformänderung ϕV bezeichnet.

3.1.3 Fließspannung und Fließkurve Die zur Erreichung und Aufrechterhaltung des Fließens erforderliche Fließspannung k f eines Werkstoffes ist abhängig von: - 27 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Hauptformänderung

ϕg

Hauptformänderungsgeschwindigkeit

ϕɺ g

Temperatur

hydrostatischer Druck

σm

Werkstoff

k f = f (ϕ g ,ϕɺ g ,ϑ ,σ m, W )

(3.18)

Im Bereich der Kaltformgebung metallischer Werkstoffe bei Umformtemperaturen deutlich unterhalb der Rekristallisationstemperatur (

ϑ << ϑRekr.) ist die Fließspannung k f für die

meisten Werkstoffe (z.B. niedriglegierte Stähle, Kupfer Messing, Aluminium) nur von der Hauptformänderung ϕ g abhängig.

k f = f (ϕ g )

Abbildung 3-2:

(3.19)

Fließkurve von 1.4301 (X 5 Cr Ni 18 9) - 28 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Eine Darstellung der Fließspannung k f

in Abhängigkeit vom Umformgrad

ϕ bei

konstanten übrigen Einflussgrößen wird als Fließkurve bezeichnet. Isotherme Fließkurven erhält man bei Einhaltung konstanter Probentemperaturen. Demgegenüber werden Fließkurven, längs derer sich die Temperatur infolge der Umformwärme ändert, als adiabatische Fließkurven bezeichnet. Gilt

ϑ << ϑRekr. , so kann für die meisten metallischen Werkstoffe die Fließkurve

beschrieben werden durch die Näherung

k f = cϕ n .

(LUDWIK-Gleichung)

(3.20)

Hierbei gilt k f ≥ Rp 0 , 2 . Der Exponent n heißt Verfestigungsexponent, welcher den Anstieg der Fließkurve bestimmt. Ein hoher n -Wert zeigt an, dass sich der Werkstoff sehr stark mit zunehmender Formänderung verfestigt.

Fließkurven, die nach unterschiedlichen Prüfverfahren, von verschiedenen Prüfstellen und an Werkstoffen aus unterschiedlichen Chargen bestimmt werden, weichen voneinander ab. Die Ursachen der Streuung von Fließkurven lassen sich in drei Gruppen aufteilen (Abbildung 3-3): nämlich in werkstoff-, verfahrens- und prüfbedingte Einflussgrößen. Die Einflüsse der einzelnen Parameter sind im Fließkurvenatlas metallischer Werkstoffe (Doege/Meyer-Nolkemper Saeed) dargestellt.

Bei vielen Verfahren der Blechumformung ist zu berücksichtigen, dass ein Werkstoff nicht in allen Richtungen über die gleichen Eigenschaften verfügt, sondern sich anisotrop verhält. Die Anisotropie kennzeichnet die Richtungsabhängigkeit der Werkstoffe. Ein bekanntes Beispiel der Anisotropie ist die Zipfelbildung beim Tiefziehen.

Die Anisotropie eines vielkristallinen Werkstoffes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Atomgitter der Körper nicht statistisch regellos orientiert, sondern bevorzugt nach bestimmten Ebenen und Richtungen ausgerichtet sind. Eine solche Vorzugsorientierung, die auch Textur bezeichnet wird, kann sowohl bei der Herstellung (z. B. Gießen) als auch bei der Weiterverarbeitung (z.B. Walzen) entstehen. So führen die zur Blechherstellung erforderlichen plastischen Verformungen als Folge der Abgleitprozesse in den Körnern zu

- 29 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Orientierungsänderungen und damit zu Walztexturen. Bedingt hierdurch sind u.a. die Zugfestigkeit und die plastischen Eigenschaften richtungsabhängig.

Abbildung 3-3:

Einflussgrößen auf Fließkurven

3.1.4 Aus der Probenlage der Zugproben nach DIN 50114 resultierender Anisotropiebeiwert r Abbildung 3-4 zeigt das Mikrogefüge eines Stahls im Schliffbild. Man sieht die unter verschiedenen

Winkeln

gegeneinander

angrenzenden

Körner.

Bei

wachsender

Verformung, z.B. durch Walzen, verändern die Körner dabei ihre Form, und zwar werden sie in Richtung der Hauptformänderung gestreckt. In Abbildung 3-4 wird die Veränderung der Kornform mit wachsender Kaltverformung gezeigt. Im rechten Schliffbild erkennt man eine faserartige Struktur, die Textur bezeichnet wird.

Verformung 0%

Abbildung 3-4:

Verformung 30%

Verformung 80%

Veränderung der Kornform bei wachsender Kaltverformung - 30 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 3-5:

Definition der Anisotropiebeiwerte

Um die Anisotropie der plastischen Eigenschaften von Blechen zu erfassen, wird im Zugversuch die senkrechte Anisotropie, der sogenannte r -Wert, ermittelt. Er gibt das Verhältnis der Umformgrade in Breiten- und Dickenrichtung einer Zugprobe an (Abbildung 3-5).

ϕ2 ϕb = ϕ1 ϕ s

(3.21)

Für r = 1 gilt, dass der Werkstückstoff sich isotrop verhält und gleich Formänderungen in Breiten- und Dickenrichtung erfolgen. Bei Werten r > 1 setzt das Blech unter einachsiger Zugspannung Dickenänderungen einen größeren Widerstand entgegen und verformt sich mehr aus der Breite während für r < 1 die Formänderung bevorzugt in Dickenrichtung

- 31 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

stattfindet. Der r -Wert ist im allgemeinen in der Blechebene nicht konstant sondern nimmt, abhängig von der Lage der Probe relativ zur Walzrichtung, unterschiedliche Werte an. Aus diesem Grund ist ein Mittelwert r definiert worden, der sich aus Werten zusammensetzt, die unter bestimmten Winkeln (0°, 45°, 90°) zur Walzrichtung gemessen werden.

r ° + 2 ⋅ r45 + r90 0

(3.22)

Die Richtungsabhängigkeit des r -Wertes nennt man ebene Anisotropie und ist definiert:

∆r =

r0 + r90 2

− r45

(3.23)

3.1.5 Grenzformänderung Eine Möglichkeit, die plastischen Instabilitäten zu erkennen und damit auch die Verfahrensgrenzen zu bestimmen, bietet das Grenzformänderungsschaubild. Das Grenzformänderungsschaubild dient zur Beurteilung der Umformeigenschaften von Blechen mit Hilfe von Liniennetzen. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein Raster auf die Blechoberfläche aufgebracht (Abbildung 3-6) und mit dem Blech verformt. Die vorgegebenen Kreise des Rasters werden zu Ellipsen umgeformt, deren Hauptachsen, bezogen auf die Kreisdurchmesser, je nach Verformung verlängert oder verkürzt sind. Damit ist eine Beurteilung des Umformvorganges und der verschiedenen Einflussgrößen möglich. Die Auswertung der Kreise bezüglich des Umformgrades ist bei kleinen rotationssymmetrischen Teilen schwierig. Die verformten Kreise lassen sich, aufgrund der engen Radien nicht ausmessen. Dennoch lässt sich aus den entstandenen Ellipsen die Größe und Richtung des Materialflusses bestimmen.

- 32 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 3-6:

Meßraster nach Erichsen

Das Verfahren der Formänderunganalyse mittels des elektrochemischen Verfahrens wird das Blech wie nachfolgend beschrieben behandelt (Abbildung 3-7): •

Reinigung des Bleches mittels Aceton

•

Spannungsträger anschließen (+ - Pol ⇒ Werkstück; − - Pol ⇒ Rollen)

•

Schablone mit Messraster auf das Blech auflegen

•

mit Elektrolyt befeuchteten Lappen auf dem Messraster ausbreiten

•

erstes Rollen ohne Einschalten des Wechselstromes

•

zweites Rollen mit Einschalten des Wechselstromes

•

angeäztes Gitter mit Neutralyt reinigen

Abbildung 3-7:

Schematische Darstellung des elektrochemischen Verfahrens zur Aufbringung von Meßrastern

- 33 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

In der Abbildung 3-8 sieht man die Veränderung eines Liniennetzkreises bei verschiedenen Beanspruchungsbedingungen, und zwar ausgehend von der linken Seite des Bildes vom Tiefziehen bis zum Streckziehen. Man sieht deutlich, dass sich die Kreislinie in Abhängigkeit vom Spannungszustand zu verschiedenen Ellipsen verformt. In der Abbildung zeigen dies die punktierten Linien. Die Umformgrade ϕ1 und ϕ 2 kann man mit Hilfe des Ausgangsdurchmessers des Kreises , der längeren Ellipsenachse und der kürzeren bestimmen. Hat man nun die Umformgrade ϕ1 und ϕ 2 an einer bestimmten Stelle ermittelt, so kann man daraus nicht schließen, wie weit man von der Grenze der Umformbarkeit entfernt ist, ob dieses Teil also kritisch gezogen wurde, d.h. zum Werkstoffversagen neigt oder nicht. Diese Frage kann man erst dann beantworten, wenn man die Grenzen des Blechwerkstoffes kennt, nämlich die Formänderungen des Werkstoffes, bei denen Einschnürungen bzw. Bruch auftreten.

Abbildung 3-8:

Grenzformänderungsschaubild

Hiermit bietet sich die Möglichkeit zu einer neuartigen Beurteilung von Blechen. Es kommt nicht mehr auf die Fähigkeit eines Werkstoffes an, hohe Umformung an sich zu ertragen, sondern darauf, wie sich die Umformung im Werkstoff verteilt. Bei Versuchen braucht man nicht unbedingt auf bessere Qualitäten auszuweichen, sobald man in die kritische Zone kommt. Oft genügen schon andere Schmierstoffe oder kleine Veränderungen am - 34 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Werkzeug (Spalt, Form usw.) um die Formänderung gleichmäßiger zu verteilen. Interessant ist die Steigung der Kurven. Sie bedeutet, dass das Blech hohe Formänderungen in beiden Achsen der Ellipse ggf. leichter erträgt als nur in eine Richtung.

Die Spannungen dürfen das Vorzeichen während des Umformganges nicht wechseln, z.B. darf eine Zugspannung nicht einem vorher gestauchten Werkstoff auferlegt werden.

3.2 Tribologisches System 3.2.1 Reibung bei umformtechnischen Vorgängen Reibung setzt voraus, dass sich mindestens zwei stoffliche Partner (Elemente) eines tribologischen Systems unter Wirkung äußerer Kräfte relativ zueinander bewegen. Dabei treten in der sogenannten Wirkfuge zwischen den beiden Elementen eingeprägte Reibkräfte auf. Abbildung 3-9 stellt das tribologische System dar.

Abbildung 3-9:

Tribologisches System nach DIN 50320

Der mit der Reibung im Zusammenhang stehende Fragenkomplex ist in der Umformtechnik von großer Bedeutung. Einen wesentlichen Einfluss auf die Reibung und somit auch auf

den

Ablauf

eines Umformvorganges

- 35 -

haben

insbesondere

die

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

verfahrensbedingten Parameter Kontaktspannung, Umformtemperatur, Oberflächenvergrößerung und Relativgeschwindigkeit. Lagertechnik

Blechumformtechnik

Flächenpressung

bis 20 N/mm2

bis 300 N/mm2

Reibfläche

beide

Partner

bleiben Änderung

der

elastisch

Reibflächengröße

Temperatur

120 - 150°C

20 - 250°C

Relativgeschwindigkeiten

groß

klein (selten

hydrodynamische

Schmierung)

Tabelle 3-1: Vergleich Lagertechnik-Umformtechnik Im Gegensatz zur Lagerreibung, bei der die Reibpartner in ihrer Gesamtheit elastisch und nur örtlich an den Rauheitsspitzen plastisch verformt werden, befindet sich bei einem Umformvorgang zumindest ein Reibpartner im plastischen Zustand. In Tabelle 3-1 sind die Unterscheidungsmerkmale der Reibung in der Lager- und Blechumformtechnik aufgeführt.

Weitere Einflussfaktoren auf die Größe des Reibungskoeffizienten

•

Oberflächenbeschaffenheit vom Werkzeug

•

Oberflächenbeschaffenheit vom Werkstück

•

Zwischenschicht (Schmiersystem)

•

Druck

•

Umformtemperatur

•

Umformgeschwindigkeit

Einer

der

wesentlichen

Einflussfaktoren

ist

die

µ sind:

Oberflächenbeschaffenheit

des

Werkzeuges. Der Reibungskoeffizient ist bei gleichen tribologischen Bedingungen um so kleiner, je besser die Oberflächengüte des Werkzeuges ist. Bei verschiedenen

- 36 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Oberflächenbearbeitungsrichtungen nimmt der Reibungskoeffizient in Abhängigkeit von der Gleitrichtung unterschiedliche Werte an.

Im Gegensatz dazu hat die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstückes nur im Anfangszustand der Umformung Bedeutung. Im Verlauf des Umformvorganges glättet sich die Oberfläche und nimmt die Oberflächenkontur des Werkzeuges an.

Ebenfalls beachtlichen Einfluss auf den Reibungskoeffizienten hat der chemischphysikalische Zustand der Oberflächen. Obwohl zahlreiche Untersuchungen auf diesem Gebiet durchgeführt worden sind, kann noch keine völlige Klarheit in diese Problematik gebracht werden. Es kann jedoch gesagt werden, dass während der Kaltumformung bei sorgfältiger Reinigung der Kontaktflächen von Oxiden und Verunreinigungen die Reibung eine bedeutende Größe erreicht. Dies geht sogar bis zu dem Punkt, an dem Verschweißungen auftreten. Darum müssen Schmiermittel zum Einsatz kommen, die dafür Sorge tragen, dass die Größe der Reibkräfte und der Verschleißangriff am Werkzeug in tragbaren Grenzen bleibt. Sie sollten einen metallischen Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug vermeiden. Eine weitere Aufgabe des Schmiermittels ist es, eine günstige Kopplung von Schmier- und Kühlwirkung zu erzielen. Nach dem Umformvorgang müssen sie sich problemlos entfernen lassen.

Die bedeutendsten Folgen der Reibung sind: •

Oberflächenschäden am Werkstück

•

Verschleiß der Werkzeuge

Der Verschleiß bestimmt maßgeblich die Standmenge der Werkzeuge. Er wirkt sich auf folgende drei Punkte aus: •

Werkstückqualität

•

Maßgenauigkeit

•

Güte der Oberflächen

Je nach den Erfordernissen des einzelnen Anwendungsfalles stellt sich damit in der Umformtechnik

hinsichtlich

der

Reibung - 37 -

ein

Minimierungs-

oder

auch

ein

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Optimierungsproblem. Es müssen alle Zusammenhänge des tribologischen Systems nach DIN 50320 berücksichtigt werden, damit ein umformend hergestelltes Werkstück die gestellten Ansprüche erfüllt.

Rechnerisch

ist

die

Reibung

umformtechnischer

Vorgänge

nur

schwer

erfassen. Häufig wird mit dem Ansatz des Coulomb´schen Gesetzes

τ R= µ ⋅σ n

µ =τ Rσ

(3.24) n

gerechnet. Ein anderes Reibmodell geht davon aus, dass die Reibschubspannung τ R mit der Schubfließspannung k des weicheren Werkstoffs durch die Beziehung

τ R = m⋅ k

(3.25)

verknüpft ist, wobei der Proportionalitätsfaktor m im Unterschied zu

µ als Reibfaktor

bezeichnet wird. Er kann die Werte 0 ≤ m ≤ 1 annehmen. Der Grenzfall m = 0 entspricht dem reibungsfreien Fall und mit m = 1 wird der andere Extremfall - das Haften beschrieben.

3.2.2 Reibung beim Tiefziehen Die niedrige Flächenpressungen erlauben meist den Einsatz von flüssigen oder pastösen Schmierstoffen. Die geringen Relativgeschwindigkeiten reichen im allgemeinen für den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierzustandes nicht aus. Die Mischschmierung ist daher bei der Blechumformung der vorherrschende Schmierungszustand.

Um den Mischschmierungszustand beschreiben zu können werden in Realversuchen die Reibzahlen µ experimentell ermittelt.

µ=

FR FN

(3.26)

- 38 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Grundsätzlich ist beim Tiefziehen im Bereich des Ziehteilflansches und der Ziehkante eine möglichst geringe Reibung anzustreben, damit die erforderlichen Ziehkräfte möglichst klein werden. 1. Ziehring und Niederhalter

Niederhalter Stem pel 1

2. Ziehringrundung

3. Stempelkantenrundung

Matrize

Abbildung 3-10:

Reibzonen beim Tiefziehen

An der Stempelkante dagegen sollte zur Erhöhung der dort übertragbaren Kraft die Reibung groß sein.

3.2.2.1

Kennzeichen der Reibungszustände beim Tiefziehen

•

geringe Relativgeschwindigkeiten zwischen Werkzeug und Werkstück

•

niederige Flächenpressung (im Vergleich zur Massivumformung)

•

große Kontaktflächen zwischen Werkzeug und Werkstück

Abbildung 3-11:

Kennzeichen beim Tiefziehen

- 39 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

3.2.2.2

Verschleiß

Die Beurteilung des Verschleißverhaltens von Werkzeugen wird in der Regel durch das überlagerte Auftreten mehrerer Verschleißmechanismen erschwert. Zur Beschreibung der Schadensformen lassen sich die Verschleißmechanismen in fünf Grundvorgänge einteilen.

3.2.2.2.1 Deformation Unter äußerer Belastung findet eine mikrogeometrische Anpassung von gepaarten Oberflächen statt, ausgelöst durch Fließvorgänge an sich berührenden Rauhigkeitsgipfeln.

3.2.2.2.2 Schichtverschleiß Während der Beanspruchung kommt es zu chemischen Reaktionen zwischen Werkzeug und Werkstück, die durch Reibwärme, Schmierstoff und Umgebungsmedium die äußere artfremde Grenzschicht aufbauen. Die Scherfestigkeit der äußeren Grenzschichten ist geringer als die von Metallen, so dass sie unter Reibschubbeanspruchung abgetragen werden. Dementsprechend sind die sich einstellenden Reibwerte zwischen gepaarten Metalloberflächen mit Reaktionsschichten niedriger als im Falle metallischer Annäherung. Hierdurch gelingt es, die Funktionsfähigkeit der Kontaktflächen auch bei kurzzeitiger Überbeanspruchung durch Schichtverschleiß aufrechtzuerhalten.

3.2.2.2.3 Adhäsion Adhäsion - auch Kaltverschweißungen genannt - entstehen durch atomare Haftkräfte zwischen Reibpartnern. Die Entstehung der Adhäsionskräfte setzt voraus: •

Fließvorgänge in den sich berührenden Rauhigkeitsgipfeln

•

Durch Umformung bedingte Oberflächenvergrößerungen, die adhäsionshemmende Grenzschichten entfernen und blanke Metalloberflächen in Kontakt bringen

•

Ähnliche Werkstoffstrukturen der Reibpartner

- 40 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Neigung, Kaltverschweißungen zu bilden, sinkt, je verschiedenartiger die Metalle und Legierungen

sind.

Zwischen

metallischen

und

nichtmetallischen

Werkstoffen

entsprechender Härte ist sie am geringsten (Edelstahl - Keramik).

3.2.2.2.4 Abrasion Unter abrasivem Verschleiß werden alle Trennvorgänge im Bereich der inneren Grenzschicht eines Reibpartners bezeichnet, bei denen durch einen Zerspanungsprozess Werkstoff in submikroskopischer Teilchengröße ausgelöst wird. Eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung des abrasivem Verschleißes ist der Härteunterschied der gepaarten Oberflächen. Der Verschleißwiderstand eines Werkzeuges steigt mit zunehmender Oberflächenhärte an. Durch die Relativbewegungen der gepaarten Oberflächen wird aber ein Teil der eingeleiteten Energie in Wärme umgesetzt. Bei den meisten Werkstoffen sinkt die Stoffhärte mit der Temperaturzunahme, und der Verschleißwiderstand nimmt ab. Abrasiver Verschleiß stellt eine meist unvermeidbare Langzeitverschleißwirkung an Werkzeugen dar.

Abbildung 3-12:

Tiefenwirkung der Verschleißmechanismen an metallischen Oberflächen

- 41 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

3.2.2.2.5 Oberflächenermüdung Als Ermüdungsverschleiß wird die Trennung von mikro- und makroskopischen Stoffteilchen verstanden, die durch Ermüdungsrisse, Rissfortschritt und Restbruch infolge mechanischer,

thermischer

kraftgebundenen

oder

Oberflächen

chemischer

ausgelöst

Beanspruchungsbedingungen

werden.

der

Regel

spielt

an die

Oberflächenermüdung an Umformwerkzeugen eine untergeordnete Rolle. Dennoch tritt an Schneidwerkzeugen Ermüdung häufig auf, da einer schwellenden Normalspannung auf der Stirnfläche zusätzlich eine wechselnde Reibschubspannung an der Mantelfläche überlagert wird.

3.2.3 Schmierstoffe Schmierstoffe werden bei ihrer Verwendung unterschiedlichen Temperatur- und Druckbelastungen ausgesetzt. Wichtige Größen für die richtige Auswahl des jeweils geeigneten Schmierstoff sind •

Viskosität

•

Dichte und

•

Kompressionsmodul,

wobei die Viskosität die größte Abhängigkeit von den beiden Parametern Druck und Temperatur aufweist. Besonders an den Kontaktstellen mit hohen Flächenpressungen muss

neben

dem

Temperatur-

auch

Schmierstoffe lassen sich in die Gruppen •

mit Wasser mischbar

•

nicht mit Wasser mischbar

•

Festschmierstoffe sowie

•

Folien und Lacke

aufteilen.

- 42 -

der

Druckeinfluss

berücksichtigt

werden.

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Flüssige Schmierstoffe werden überwiegend auf Mineralölbasis verwendet. Hierbei handelt es sich um ein Gemisch, das über keine konstante Zusammensetzung verfügt, da die paraffinischen, aromatischen und naphtenischen Anteile je nach Herkunft des Öls variieren. Hierzu gehören ebenso tierische, pflanzliche und syntetische Öle. Die pastösen Schmierstoffe stellen stabilisierte Gemische aus Mineral- oder Syntheseölen, Fetten, Wachsen sowie Seifen dar. Als feste Schmierstoffe schließlich werden pulver- oder nadelförmige Hartwachse und Hartseifen eingesetzt. Die Eigenschaften der Schmierstoffe können durch Zusätze verändert werden und dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. Zusätze dienen der Verbesserung des Lasttragvermögens, der Haftfestigkeit, des Viskositäts-Temperatur-Druck-Verhaltens und der Verhinderung von Korrosion. Die Zusätze

bilden

entweder

physikalische

Adsorptionsschichten

oder

chemische

Reaktionsschichten aus. Durch sogenannte FRICTION MODIFIERS (zu ihnen gehören z.B. tierische und pflanzliche Fette, fette Seifen, u.ä.) haftet der Schmierstoff an der Metalloberfläche, ohne mit ihr eine chemische Reaktion einzugehen. Solche physikalisch wirkenden Zusätze sind allerdings temperaturabhängig. Der Abfall der Ko- und Adhäsionskräfte bei steigender Temperatur führt zu einer Erhöhung des Reibwertes. Ihre Wirkungsweise reicht von einer lockeren physikalischen Adsorption bis zu einer stabilen chemischen Bindung (Bildung von Metallseifen). Für Höchstbeanspruchungen werden reaktionsschichtbildende Additive (ANTI-WEAR-ADDITIVES)

eingesetzt,

die

eine

verschleißmildernde

Schutzschicht

ausbilden. Eine Untergruppe stellen hierbei die EXTREME PRESSURE ADDITIVES (EP) dar, die bei höheren Temperaturen Reaktionsschichten ausbilden. Durch Kombination ausgewählter Zusätze können so Schmierstoffe für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden. Aus den Ausführungen ergeben sich für den Schmierstoff zusammenfassend dargestellt folgende Bedingungen: •

Bildung

eines

zusammenhängenden,

druck-

und

temperaturbeständigen

Schmierfilms, der die Oberfläche von Werkstück und Werkzeug trennt, •

hohe Haft- und Scherfestigkeit sowie gute Benetzungsfähigkeit

•

keine ungewollten physikalischen oder chemischen Reaktionen an den Oberflächen der Reibpartner,

•

leichte und restlose Entfernung des Schmierstoffs vom Fertigteil, - 43 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

•

keine gesundheits- und umweltgefährdende Substanzen.

Die größte Gruppe von Schmierstoffen besteht aus Mineralölprodukten, die aus Rohöl gewonnen, aufbereitet und auch modifiziert werden. Schmiertechnisch wichtig sind für das Umformen von Edelstählen besonders die Chlorparaffine. Die in der Tabelle 3-2 den einzelnen

Werkstoffgruppen

zugeordneten

Schmierstoffe

werden

nach

dem

Schwierigkeitsgrad unterteilt. Schwierigkeitsgrad Unlegierte Stähle

Öle mit polaren

Ziehfette mit

Wirkstoffen

Feststoffgehalt

0,5...1µm

2,0...2,5µm

1,5... 2,5 µm

2,0... 2,5 µm

Schichtdicke

Viskosität bei

Viskosität bei 50°C

50°C

50°C 2

15...35 mm /s

selektive Zusatz-

feststoff-

Festschmier-

schmierstoffe

haltige Ziehfette

stoffe mit hohem

nicht fest-stoffhaltige

Gehalt an EP-

Zieh-

Additiven

fette Ziehfett 1:3 mit Wasser verdünnt Rostbeständige

Nur

Ohne Folien-

Beidseitig Folien-

Nur ziehringseitig

Stähle mit Folien

Stempelseitig

beschichtung

Folien-

Zusätzlich

Folien-

ziehringseitig mit

beschichtung

einem mittelviskosem EPÖl; Stempelseitig mit niederigviskosem Öl mit polaren Zusätzen Rostbeständige

Niederigviskose

Hochviskose

Stark pigmentierte

Oxalatschichten als

Öle mit hohem

Ziehfette; trockenen

Schmierstoffträger

Chlor-Gehalt

Seifenfilme aus

mit hochviskosen

polaren

wässeriger Phase,

Ölen mit hohem

Zusätzen EP-

aufgebracht

Chlorgehalt und mit

Emulsionen

synthetische Wachse stark pigmentierten

Stähle ohne Folien Öle mit EPAdditiven mit

10...30% ig

Ziehfetten

Tabelle 3-2: Werkstoffgruppen / Schmierstoffe

- 44 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Neben Chlor sind Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor die üblichen Heteroelemente die in dem Kohlenstoff / Wasserstoffgerüst der Mineralöl basierenden Schmierstoffe enthalten sind.

Eine Klassifizierung nach Viskositäten ist nur im Mineralölbereich sinnvoll, jedoch nicht für andere Stoffklassen oder wässerigen Aufbereitungen.

Eine Aussage über die Eignung eines bestimmten Schmierstoffes ist nur möglich, wenn die beabsichtigte Werkstoffpaarung Werkstück / Werkzeug bekannt ist.

Chlorparaffine sind für Edelstähle gute Schmiermittel, phosphorhaltige sind im Stahlbereich allgemein sehr leistungsfähig aber nicht bei Edelstählen. Aluminium

Öle mit polaren Auf

Al-Legierungen

Wirkstoffen

leichter Polyethylenfolie

Grundbeölung

Polare Ziehöle

η(50°C) = 10...25 selektive 2

Schmierung

mm /s

mit

wassergemischten Ziehfetten

mit

Feststoffanteil 20...40% viskose

hohe Ziehöle 2

(40...150

mm /s

bei50°C) mit hohem Anteil

polarer

Wirkstoffe, hochgefettet

nicht

wassermischbare Ziehpasten

Cu-Metalle

Mineralöl

Cu-Legierungen

Hochgefettete

Mittel-

10...25 Mineralöle

hochviskose EP-

mm /s

Mineralölfreie

Öle

geringe Anteile

natürliche Fettöle

(chlorierte

polare Zusätze

Synthetische mit

bis

und

Ester solfochlorierte

EP-Wirkstoffen Fettöle)

(S-haltig Cu-inaktive niederig Additive)

pigmentierte Ziehfette

Tabelle 3-3: Auswahl von Schmierstoffen in Abhängigkeit vom Schwierigkeitsgrad für das Tiefziehen - 45 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

4 Blechprüfverfahren 4.1

Tiefungsversuch nach Erichsen

Das Blechprüfverfahren nach DIN 50101 und 50102 ist wohl die älteste Blechprüfmethode. Der Tiefungswert ist für viele handelsüblichen Stahlqualitäten im Dickenbereich von 0,2 bis 6,0 mm genormt. Versuch- Nr.

Tiefungswert

13,3

14,8

14,4

12,6

Tabelle 4-1: Erichsen Tiefungswerte von Edelstahl 1.4301 Bei dem Versuch wird das zu prüfende Blech zwischen Blechhalter und Matrize so eingespannt, dass ein Nachfließen gehemmt wird. Dann wird die Blechprobe durch den Stempel bis zum Auftreten von Rissen ausgebeult. Die Eindringtiefe des Stempels wird als

Erichsen-Tiefungswert

bezeichnet.

Die

Stahlbleche sind in DIN 1623 und 1624 genormt.

Abbildung 4-1:

Erichsen Tiefungsversuch

- 46 -

Mindesttiefungswerte

für

unlegierte

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Tiefungswerte sind ein Maß für die Umformbarkeit der Bleche durch Streckziehen. Dementsprechend gilt eine deutliche Abhängigkeit des Tiefungswertes von der Größe des Verfestigungsexponenten n. Ein Zusammenhang zwischen dem Tiefungswert und dem Grenzziehverhältnis βmax beim Tiefziehen besteht dagegen nicht. Mit der Blechdicke steigt die Tiefung an. Fehlerquellen sind die Blechdickentoleranzen und die Schmierverhältnisse.

4.1 Grenzziehverhältnis nach Schmidt-Kapfenberg

d2 d1

Abbildung 4-2:

Grenzziehverhältnis nach Schmidt-Kapfenberg

Schmidt-Kapfenberg verwendet die Tatsache, dass eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Logarithmus des Probendurchmessers und der maximalen Ziehkraft besteht. Bestimmt man für zwei Proben unterschiedlichen Durchmessers die maximale Ziehkraft, so kann die Gerade gezeichnet werden (Abbildung 4-3). Der Schnittpunkt dieser Geraden mit der Bodenreißkraft gibt den maximalen Probendurchmesser an. Die Bodenreißkraft erhält man, indem eine Probe mit einem Durchmesser, der größer als der maximale Probendurchmesser ist, tiefgezogen wird. Damit ist eine schnelle Ermittlung des Grenzziehverhältnisses möglich. Nachteil dieser Methode ist, dass ein Versuchswerkzeug mit einer genauen Kraftmesseinrichtung erforderlich ist.

- 47 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 4-3:

Über- und unterkritischer Bereich (Ermittelt nach Schmidt-Kapfenberg)

4.2 Keilprüfverfahren nach Sachs Bei diesem Verfahren werden keilförmige Proben auf einer Prüfmaschine durch eine ebenfalls

keilförmige

Werkzeugöffnung

gezogen,

damit

wird

der

Zug-

Druckspannungszustand im Flansch beim Tiefziehen nachgeahmt. Dabei wird die Breite B der Probe so lange vergrößert, bis die Probe beim Ziehen abreißt. Die so gefundene Breite Bmax wird auf die Ausgangsprobenbreite b bezogen. Dieses Verhältnis Bmax/b wird als Maß für die Tiefziehbarkeit des Bleches genommen.

Die Umformung geht bei dem Keilzug- Prüfverfahren wie beim Tiefziehen unter radialen Zug- und tangentialen Druckspannungen vor sich. Dabei ist jedoch zu beobachten, daß im Gegensatz zum Tiefziehen an den Keilflächen des Werkzeuges eine große Flächenpressung und damit auch eine große Reibungskraft vorhanden ist. Prüfergebnis ist somit stark von der Schmierung der Probe abhängig.

- 48 -

Das

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 4-4:

Keilprüfverfahren nach Sachs

4.3 Streckzieh-Prüfverfahren nach Güth Dieses Verfahren ist eine Blechprüfung, bei der die Probe nicht zwischen Matrize und Blechhalter, sondern in die untere Spannzange einer Prüfmaschine eingespannt wird. Ein Blechstreifen (Probe) wird U-förmig gebogen und in der Prüfmaschine befestigt. In die gebildete U-förmige Schleife wird dann eine Prüfvorrichtung, die in der oberen Spannzange befestigt ist, mit einer Rolle als eigentliches Werkzeug eingehängt.

Beim Hochgang des Oberteils der Prüfmaschine entsprechend dem Streckziehvorgang wird im Probenstreifen ein sickenförmiger Eindruck erzeugt. Die Zugbeanspruchung wird so lange fortgesetzt, bis sich im Probestreifen Risse bilden.

Die Prüfung gilt dann als beendet, und die dabei erzielte Breite der Eintiefung ist das Maß für die Eignung des Werkstoffs. Die Formrollen sind austauschbar, so daß verschiedene Rollenprofile für die Prüfung gewählt werden können. - 49 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Diese Streckzieh-Prüfverfahren hat sich in zunehmendem Umfang in der Fertigung großer flacher Ziehteile eingeführt.

Abbildung 4-5:

Streckzieh-Prüfverfahren nach Güth

4.4 Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Swift Dieses Prüfverfahren ist heute neben dem Erichsen-Tiefungsversuch das bedeutendste zur Ermittlung der Blechumformbarkeit von Blech und Band. Das Näpfchen-Prüfverfahren mit flachem Stempel stellt die klassische Tiefziehprüfung dar.

Als Maß für die

Tiefziehfähigkeit wird der maximale Durchmesser d0 der Probe ermittelt, der ohne Risse

β max = zu

einem

Näpfchen

d 0 max d1

umgeformt

(4.1) werden

kann.

Bezieht

Stempeldurchmesser dl, so erhält man das Grenzziehverhältnis.

- 50 -

man

d0max

auf

den

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Ein Nachteil diese Prüfverfahrens ist der große Aufwand, da nur durch eine Reihe von Versuchen das Grenzziehverhältnis hinreichend ermittelt werden kann.

Neben Versuchen mit dem Stempel mit flachem Boden wurden auch Versuche mit halbkugelförmgen Stempel durchgeführt. Da aber dann im Bereich des Stempelbodens Streckziehspannungen Tiefziehprüfung,

vorherrschen,

sondern

eine

ist

dieses

Blechprüfung

mit

Verfahren gemischten

keine

eigentliche

Beanspruchungs-

verhältnissen.

Abbildung 4-6:

Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Swift

Die Prüfergebnisse des Näpfchenziehversuches sind besonders stark von den Reibbedingungen abhängig. Eine bessere Schmierung verkleinert die maximale Ziehkraft und ermöglicht größere Ziehverhältnisse.

4.5 Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Fukui Von Fukui ist ein Prüfverfahren entwickelt worden, bei dem ein halbkugelförmiger oder flacher Stempel die Probe in eine kegelige Matrize drückt, ohne dass ein Blechhalter benutzt wird.

In der Abbildung 4-7 sind die für diese Prüfung erforderlichen

Werkzeugabmessungen aufgezeigt.

- 51 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 4-7:

Werkzeug und Probenabmessungen Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Fukui

Die Prüfung kann durch das Fukui-Ziehverhältnis η0 oder durch das diametrische

Verhältnis Ro ausgewertet werden. Das Fukui-Ziehverhältnis η0 =d/do gibt das Verhältnis zwischen

dem

Durchmesser

des

gerissenen

Ausgangsdurchmesser der Probe d0 an. bessere Tiefziehfähigkeit.

kegeligen

Näpfchens

zum

Ein kleineres Verhältnis η0 bedeutet eine

Der Quotient R0= d0/dst gibt das Verhältnis zwischen dem

Durchmesser der Größten, nicht reißenden Probe d0 und dem Durchmesser das Stempels dst an. Wegen der einfachen Durchführbarkeit bietet sich diese Blechprüfung als Ersatz für die Näpfchen-Tiefziehprüfung

an.

Wird

anstelle

des

flachen

Tiefziehstempels

ein

halbkugelförmiger Stempel verwendet, kann auf die gleiche Weise die gemischte Tiefziehund Streckzieheignung von Blechen überprüft werden.

Neben der allgemeinen Aussage hinsichtlich der Tiefziehfähigkeit lässt sich nach der Fukui-Prüfung auch die Anisotropie des Bleches aufgrund der Zipfelbildung am äußeren Probenrand leicht erkennen.

- 52 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

4.6 Hydraulischer Tiefungsversuch Der hydraulische Tiefungsversuch ist geeignet zur Ermittlung von kf an dünnen Blechen. Eine kreisförmige Ronde wird am Rand fest eingespannt und auf einer Seite hydraulisch ausgebeult. Das Beulen erfolgt unter gleichzeitiger Dickenabnahme; es handelt sich um einen Streckziehvorgang mit zweiachsiger Zugbeanspruchung.

Um Biegungs- und

Schubeinflüsse zu vermeiden soll das Verhältnis s0/d < 1 / 1 00 sein.

Abbildung 4-8:

Hydraulischer Tiefungsversuch

Mit Hilfe der Membrangleichung, Axialsymmetrie und der Schubspannungshypothese kann die Fließspannung direkt ermittelt werden.

Abbildung 4-9:

Ermittelte Fließspannung aus dem Tiefungsversuch

- 53 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Der

Außendurchmesser

Beuldurchmessers

der

betragen.

Blechronde

soll

Abweichungen

ungefähr

gegenüber

das

Dreifache

Fließkurven

aus

des dem

einachsigen Zugversuch ergeben sich bei anisotropen Blechen. Im Fließkurvenatlas wird ein Unterschied von bis zu 20% zwischen den Fließkurven, bestimmt mittels Zug- und hydraulischem Tiefungsversuch, genannt.

4.7 Aufweitprüfverfahren Bei diesem Verfahren wird das Versuchswerkzeug und eine runde, in der Mitte sauber gelochte Probe verwendet.

Die Probe wird zwischen Blechhalter und Matrize fest

eingespannt. Beim Eindringen des Stempels in den Werkstoff entsteht in der Probe eine Tiefung und außerdem erfährt das Loch eine Aufweitung. Der Versuch ist beendet, wenn am Lochrand Risse aufgetreten. Das Prüfverfahren liefert drei Kennwerte: •

Tiefung h in mm

•

Aufweitung dn/d0, wobei d0 der ursprüngliche Lochdurchmesser und dm= 0,5(dmax+dmin) der mittlere Aufweitdurchmesser ist.

•

Ungleichförmigkeitsgrad (dmax-dmin)/dm. Je größer die Aufweitung und die Tiefung, aber je geringer die den Ungleichförmigkeitsgrad bestimmenden Anisotropie ist, um so geeigneter ist das Blech zum Umformen.

Rissform bei der Lochaufweitprobe

Abbildung 4-10:

Aufweitprüfverfahren

- 54 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Dieses Prüfverfahren gibt weitgehend Aufschluss über die Umformfähigkeit, die Verfestigung und die Gefügeorientierung eines Bleches, das in der Praxis einem ähnlichen Zieh- und Aufweitvorgang ausgesetzt wird. Für derartige Sonderfälle hat sich das AufweitPrüfverfahren sehr gut bewährt und eine entsprechende Verbreitung in der Praxis gefunden.

4.8 Prüfverfahren nach Engelhardt Das bekannteste Prüfverfahren ist die Tiefzieh- und Abreißprüfung nach Engelhardt. Diese Methode ist eine wesentliche Vereinfachung des Näpfchen-Tiefzieh-Prüfverfahrens. Für die Prüfung eines bestimmten Bleches ist nur eine einzige Ronde erforderlich. Die runde Probe wird dabei im Prüfgerät selbst aus dem Prüfstreifen ausgeschnitten, und zwar mit Hilfe des Ziehringes als Schneidstempel. Anschließend erfolgt der Ziehvorgang.

1. Schneiden der Ronde

2. Anpressen des Niederhalters und Ziehen des Napfes

3. Festhalten des Napfes nach Überschreiten des maximalen Ziehwiderstandes

4. Aufreißen des Napfes

Abbildung 4-11:

Prüfverfahren nach Engelhardt - 55 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Nach Überschreiten der maximalen Tiefziehkraft hält ein innerer Niederhalter das Ziehteil fest, wodurch bei Fortsetzung der Stempelbewegung der Ziehteilboden reißt. Die dazu erforderliche Ziehkraft Fzmax und die Bodenreißkraft FBR werden gemessen. Die Prüfung beruht auf der Bestimmung eines Kennwertes T als Maß für die Sicherheit, die bei einem bestimmten Napfzug noch bis zum Auftreten eines Bodenrisses vorhanden ist:

FBR − Fz max ⋅ 100% FBR

(4.2)

Dieser Ausdruck gibt damit keine die Grenze der Umformbarkeit an, sondern er stellt die Tiefziehsicherheit

unter

den

vorliegenden

Bedingungen

dar.

Bei

konstanten

Versuchsbedingungen stellt die Tiefziehsicherheit T ebenfalls eine Werkstoffkenngröße dar.

Abbildung 4-12:

Kraft-Weg-Diagramm (Prüfverfahren Engelhardt)

- 56 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

4.9 Zugversuch

4.9.1 Flachschulterprobe DIN 50114 Der Zugversuch dient zur Ermittlung des Werkstoffverhaltens bei einachsiger, gleichmäßig über den Querschnitt verteilter Zugbeanspruchung. Dazu wird die Flachschulterprobe gleichmäßig und stoßfrei gereckt, bis der Bruch eintritt, und dabei Belastung und Verlängerung der Probe laufend gemessen.

Die in der Norm DIN 50114 definierte Probenform wird zur Ermittlung der mechanischen Kennwerte verwendet. Entsprechend dieser Norm erfolgt die Herstellung der Proben. Abbildung 4-13 zeigt die Stanzwerkzeuge

Probengeometrie. Bei der Herstellung der Proben sollte auf

verzichtet

werden.

Durch

die

beim

Schneiden

entstehenden

Gefügeveränderungen im Schnittbereich können die Zugprüfergebnisse verfälscht werden. Die Herstellung sollte durch Fräsen erfolgen.

Abbildung 4-13:

Probengeometrie der Flachschulterprobe nach der Norm DIN 50114

- 57 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

4.9.2 Zugprüfungen zur Ermittlung der Werkstoffkennwerte Der Zugversuch dient zur Ermittlung mechanischer Werkstoffeigenschaften unter homogenen, einachsigen Zugspannungen. Der Probenumfang sollte jeweils 10 Proben

R p0,2

R eL

R p0.01

R eH

umfassen.

0,2 %

A= ε p

εe

εt

b. mit Dehngrenze

a. mit ausgeprägter Streckgrenze

Abbildung 4-14:

Festigkeits- und Verformungskennwerte im Zugversuch

Um Werkstoffkennwerte zu erhalten, d.h. Werte, die nur vom Werkstoff abhängen und nicht von den Abmessungen der Probe, bezieht man die Kraft auf den Probenquerschnitt und die Verlängerung auf die Probenlänge und gelangt so zum Spannungs-DehnungsDiagramm, kurz σ - ε -Diagramm (Abbildung 4-14). Auf der Abzisse ist die Dehnung

ε=

∆L L − L0 = L0 L0

(4.3)

aufgetragen, darin ist ∆L die Verlängerung, L0 die Anfangsmesslänge und L die jeweilige Messlänge. Auf der Ordinate ist die auf den Anfangsquerschnitt S 0 bezogene Zugkraft F , die sogenannte Nennspannung

σ=

F S0

(4.4) - 58 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

aufgetragen.

Im ersten, steilen Teil der Diagramme der Abbildung 4-14 steigt die Spannung proportional zur Dehnung. Diese Gerade wird als Hooke´sche Gerade bezeichnet. Als Gleichung wird sie als

σ = E ⋅εe

oder

σ εe

(4.5)

geschrieben.

Diese Gleichungen gelten nur im Bereich rein elastischer Verlängerung. Der in ihnen auftretende Proportionalitätsfaktor E wird Elastizitätsmodul oder kurz E-Modul genannt. Er ist ein Maß für den Widerstand, den ein Werkstoff seiner elastischen Verlängerung entgegensetzt.

Als Festigkeitskennwerte werden im Zugversuch die Elastizitätsgrenze, die Streckgrenze und die Zugfestigkeit bestimmt. Die Elastizitätsgrenze ist die Spannung, bis zu der sich die Flachschulterprobe rein elastisch dehnt. Von hieran tritt beim weiteren Erhöhen der Zugkraft neben dieser elastischen Dehnung ε e zusätzlich eine nichtproportionale Dehnung

ε p auf. Beide Dehnungen zusammen ergeben ε t (Abbildung 4-14b). Bei stetigem Übergang vom elastischen in den plastischen Bereich wird die 0,2Dehngrenze R p 0,2 bestimmt. Bei unstetigem Übergang (Abbildung 4-14a) werden die untere und obere Streckgrenze ermittelt. Die Zugfestigkeit Rm =

Fmax ist die Spannung, die S0

sich aus der auf den Anfangsquerschnitt S 0 bezogene Höchstkraft ergibt. Die Bruchdehnung A ist die auf die Anfangsmesslänge L0 bezogene bleibende Längenänderung nach dem Bruch der Probe.

Lu − L0 ⋅ 100% L0

(4.6)

- 59 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Bruchdehnung A setzt sich aus der Gleichmaßdehnung und der Einschnürung zusammen (Abbildung 4-15). Sie hängt vom Werkstoff und der Länge der Bezugsstrecke L0 ab. Lu

Abbildung 4-15:

Flachprobe mit Einschnürung

Und da nach DIN eine Spannung bei einer bestimmten nichtproportionalen Dehnung eine Dehngrenze genannt wird, ist die Elastizitätsgrenze die 0,01 %-Dehngrenze. Ihr Kurzzeichen ist R p 0,01 .

5 Umformmaschinen und Verfahren 5.1

Pressen für die Blechumformung

Die zum Umformen von Werkstücken benötigte Energie wird aus mechanischer Arbeit gewonnen. Nach ihrem Funktionsprinzip unterteilt man die Umformmaschinen in energiegebundene, weggebundene und kraftgebundenen Maschinen.

5.1.1 Energiegebundene Umformmaschinen Energiegebundene Umformmaschinen wandeln potentielle Energie eines ruhenden Fallgewichtes, z.B. des Stößels (Bär), in kinetische Energie um und können so Umformarbeit verrichten.

- 60 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-1:

Energiegebundene Umformmaschinen

Beim Fallhammer wird der Stößel mit der Masse m auf eine bestimmte Höhe h gehoben. Während des Falles wandelt sich seine potentielle Energie W p = m ⋅ g ⋅ h um in kinetische Energie Wk =

1 ⋅ m ⋅ v2 2 .

Diese

Energie

(5.1)

verrichtet

beim

Auftreffen

des

Bärs

auf

das

Werkstück

Formänderungsarbeit. Fallhämmer eignen sich zur Umformung kleinerer bis mittlerer Gesenkschmiedestücke. Der Amboss und das Fundament müssen dabei die gesamte Aufschlagkraft aufnehmen.

Beim Oberdruckhammer wird das herabfallende Stößelgewicht zusätzlich durch die z.B. von einem Hydraulikzylinder aufgebrachte Kraft angetrieben. Andere Treibmittel sind Dampf oder Druckluft. Oberdruckhämmer haben eine geringere Bauhöhe als Fallhämmer. Mit ihnen sind hohe Umformgeschwindigkeiten möglich. Sie werden für Schlagzahlen bis 240 min-1 und Schlagarbeiten bis 1000 kNm gebaut.

Beim Gegenschlaghammer wird der Oberbär z.B. durch einen Hydraulikzylinder beschleunigt und zieht gleichzeitig über Umlenkrollen den Unterbär nach oben. Beim Umformen heben sich die beiden Kraftwirkungen gegenseitig auf. Fundamente und

- 61 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Baugestelle können daher etwas leichter gebaut sein. Gegenschlaghämmer verwendet man zur Umformung schwerer Gesenkwerkstücke.

Bei der Spindelpresse wird der genau geführte Stößel durch eine mehrgängige Gewindespindel auf und ab bewegt. Die auf ihrer Achse verschiebbaren Reibräder versetzen die Reibscheibe in Drehung. Dabei schraubt sich die Spindel in das Muttergewinde im Pressenständer ein und bewegt den Stößel z.B. rasch nach unten. Das Obergesenk trifft mit kräftigem Schlag auf das Werkstück auf und formt es um. Nach dem Hub wird der Stößel durch das andere Reibrad in die Ausgangslage zurückgeholt. Spindelpressen eignen sich besonders für Prägearbeiten und zur Herstellung von Warmund Kaltpressteilen.

5.1.2 Weggebundene Umformmaschinen (mechanische Pressen) Weggebunden

Umformmaschinen

sind

durch

die

Antriebsart

der

Schubkurbel

gekennzeichnet. Der Stößelhub lässt sich in gewissen Grenzen einstellen.

Bei der Exzenterpresse erfolgt die Bewegung des Stößels über die angetrieben Exzenterwelle. In dem Pleulstangenkopf befindet sich für die Feineinstellung der Hublage eine drehbare Kugelspindel. Exzenterantriebe verwendet man bei leichten und mittelschweren Pressen, z.B. zum Schneiden, Prägen und Biegeumformen.

Abbildung 5-2:

Weggebundene Umformmaschinen

Bei der Kurbelpresse wird der Stößel durch die Drehung einer Kurbel direkt auf und ab bewegt. Mit Kurbeltrieben werden Umformkräfte ab 1000 kN und Hubzahlen bis 1200 - 62 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

min-1 (Schnellläufer) erreicht. Kurbelpressen verwendet man bei mittelschweren und schweren Pressen, z.B. zum Prägen, Schneiden, Tiefziehen und Fließpressen.

Bei der Kniehebelpresse wird der Stößel durch die Drehung einer Kurbel über eine Zahnstange und Kniehebel auf und ab bewegt. Dabei werden in der Endlage des Stößels sehr große Kräfte auf das Werkstück erzeugt. Mit der Stellspindel kann der Hub verändert werden. Kniehebelpressen ermöglichen eine wesentlich höhere Preßkraft als Exzenterund Kurbelpressen. Man verwendet sie hauptsächlich zum Fließpressen und für Feinschneid- und Flachprägearbeiten.

Abbildung 5-3:

Aufbau einer Transferpresse

Die Abbildung 5-3 zeigt eine Exzenterwelle mit Längswellenantrieb. Der Antrieb befindet sich oben. Hieraus ergibt sich für Maschinen mit oben liegenden Antrieben eine höhere Bauhöhe. Die Exzenterwelle treibt sowohl den Hauptstößel als auch den Transfer, die Zieheinrichtung und einen Nebenstößel an. Die Vorlagerung des Vorstößels hat den Vorteil, daß die aufzubringenden Schnittkräfte keinen großen Einfluss auf den Ziehvorgang und somit auf die Genauigkeit des Ziehteils haben. Die Führungen des Hauptstößels werden somit nicht durch die relativ hohen Schnittkräfte belastet.

- 63 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5.1.3 Karftgebundene Umformmaschinen (Hydraulische Pressen) Bei kraftgebundenen Umformmaschinen kann die Kraft längs eines Stößelweges entweder konstant gehalten, oder durch den Arbeitsablauf bedingt, stufenlos eingestellt werden.

Bei der hydraulischen Pressen ist der Kolben des Hydraulikzylinders direkt mit dem Pressenstößel verbunden. Dadurch wird der Einbau im Maschinengestell relativ einfach und man kann mehrere hydraulische Antriebselemente für komplexe Schneid- und Umformarbeiten, z.B. Niederhalten, Ziehen, Schneiden oder Auswerfen in einer Machine unterbringen.

Abbildung 5-4: Einfach wirkende hydraulische Presse mit aktivem Ziehkissen für den Gegenzug

5.2

Vergleich von mechanisch und hydraulisch angetriebenen Pressen

Mechanisch oder hydraulische Pressen können zum Antrieb der Werkzeuge eingesetzt werden. Bei der mechanischen Welle wird die Bewegung der Exzenterwelle über das Pleul auf den Stößel übertragen. Die sinusförmige Hubkurve ist also durch die Geometrie der Exzenter- oder Kurbelwelle vorgegeben. - 64 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Für eine mechanische und eine hydraulische Presse mit einem Umformweg von ca. 100 mm zeigt die Abbildung 5-5 die Weg-Zeit-Verläufe, die Zeit für einen Arbeitsgang (Zykluszeit) und die Zeit, die für die Handhabung des Teils zur Verfügung steht (Transferzeit). Bei einer Transportzeit von 2,4 s beträgt die Zykluszeit der mechanischen Presse 3,6 s, das entspricht einer Hubzahl von ca. 17 Hüben/min.

Bei einer Transportzeit von 2,7 s ergibt sich im Vergleich zur mechanischen Presse eine um 1,4 s längere Zykluszeit für die hydraulische Presse. Das entspricht für dieses Beispiel eine Hubzahl von 12 Hüben/min.

Abbildung 5-5:

Weg-Zeit-Verläufe mechanischer und hydraulischer Pressen

Die Leistungsentnahme beider Pressenarten vom Stromnetz unterscheiden sich ebenfalls. Die Stößelgeschwindigkeit hydraulischer Pressen wird abhängig von der Motorleistung geregelt. Im Gegensatz dazu wird bei mechanischen Pressen die Energie dem Schwungrad unter Drehzahlabfall entnommen. Wird für einen Arbeitsgang eine große Energiemenge benötigt, beispielsweise bei großen Ziehtiefen (Verbrauch von viel Arbeitsvermögen), so darf dieser Drehzahlabfall max. 20% der Leerlaufdrehzahl betragen. - 65 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Leistung des Antriebsmotors wird dem Netz konstant entnommen. Sie ist so bemessen, dass der Motor den Drehzahlabfall durch die Leistungsaufnahme zwischen den Arbeitsvorgängen wieder aufholen kann.

Vergleicht man den Energiebedarf beider Pressenarten, so fällt auf, dass der Leistungsbedarf pro Stunde bei mechanischen Pressen trotz höherer Ausbringung um etwa 30% unter dem der hydraulischen Pressen liegen kann.

Hubhöhe [mm]

1. Stößelweg s(t) Paust 100.3

300 250 200 150 100 50 0

s(t) Baird 5"

1. Stößelweg 2. Stößelgeschwindigkeit 0

100

150

200

250

300

350

Winkel [°]

3. Stößelbeschleunigung

Geschwindigkeit [m/s]

2. Stößelgeschwindigkeit 0,5

v(t) Paust 100.3 v(t) Baird 5"

Maschinen:

0,3 0,0 0

100

150

200

250

300

350

-0,3 -0,5

Winkel [°]

a(t) Paust 100.3 a(t) Baird 5"

8 4 0 -4 0

1. Raster-Zeulenroda (Paust 100.3) Stößelweg: 260 mm 2. Baird Stößelweg: 127 mm

3. Stößelbeschleunigung 12 Beschleunigung [m/s2]

Vergleich

100

150

200

250

300

350

Randbedingungen

-8 -12

Abbildung 5-6:

Hub: 25 min-1

Winkel [°]

Vergleich Baird 5" / Paust 100.3 (Hubhöhe, Stößelgeschwindigkeit und Stößelbeschleunigung)

- 66 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5.1.4 Mechanische Pressen Pressendaten:

Kapazit채t:

1.000 kN

Anzahl der Stufen: 17

Produkte z.B.:

Abbildung 5-7:

Raster-Zeulenroda Paust 100.3

Pressendaten:

Kapazit채t:

320 kN

Anzahl der Stufen: 12

Produkte z.B.:

Abbildung 5-8:

Raster-Zeulenroda Paust 32.4-1

Pressendaten:

Kapazit채t:

320 kN

Anzahl der Stufen: 12

Produkte z.B.:

Abbildung 5-9:

Raster-Zeulenroda Paust 32.4-2

- 67 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Pressendaten:

Kapazit채t:

1250 kN

Anzahl der Stufen: 22

Produkte z.B.:

Abbildung 5-10:

Raster-Zeulenroda Paust 125.3

Pressendaten:

Kapazit채t:

320 kN

Anzahl der Stufen: 2 x 12

Produkte z.B.:

Abbildung 5-11:

Umformtechnisches Zentrum Zwickau (UTZ) / 2-fach fallend

Pressendaten:

Kapazit채t:

320 kN

Anzahl der Stufen: 12

Produkte z.B.:

Abbildung 5-12:

Baird 4-44 - 68 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Mit den Maschinen aus Abbildung 5-7 bis Abbildung 5-12 können Tiefziehteile der unterschiedlichsten Abmessungen hergestellt werden. In der Tabelle 5-1 und der Abbildung 5-13 sind die möglichen Abmessungen der verschiedenen Materialien aufgeführt. Al

Edelstahl

Allg.

Messing

Tiefziehstahl [Al]

[stainless steel]

[steel]

[brass]

2,0 mm

1,5 mm

Max. Materialstärke

Tabelle 5-1: Verarbeitbare Materialien und Materialstärken (Maschinen der Abbildung 5-7 bis Abbildung 5-12)

Rondendurchmesser 90

Banddicke 1,5

Fläche der Ronde Volumen der Ronde 6362 9542

Gemi-Tiefziehtechnik Höhe

Durchmesser

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Napfhöhe [mm]

70 60 50 40 30

V-Boden 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

V-Schaft

29,4515625 117,80625 265,0640625 471,225 736,2890625 1060,25625 1443,126563 1884,9 2385,576563 2945,15625 3563,639063 4241,025 4977,314063 5772,50625

306,29625 471,225 706,8375 1178,0625 1649,2875 2120,5125 2591,7375 3062,9625 3534,1875 4005,4125 4476,6375 4947,8625 5419,0875 5890,3125

336 589 972 1649 2386 3181 4035 4948 5920 6951 8040 9189 10396 11663

20 Wert1

x-Wert y-Wert

Wert2 10 70

Wert3

Wert4

70 10

Wert5

0 80

80 0

0 0

Napfdurchmesser [mm]

Abbildung 5-13:

Mögliche zu fertigende Napfdurchmesser / Napfhöhen (Maschinen der Abbildung 5-7 bis Abbildung 5-12)

5.2 Zuführsysteme (Transfersystem) Für den Teiletransport durch die Presse und in die Werkzeuge der einzelnen Ziehstadien sind eine Vielzahl von verschiedenartigen Zuführsystemen einsetzbar. Für vertikale - 69 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Mehrstufenpressen dominiert die sogenannte Transferzuführung. Die Zuführung wird sowohl als

Ein-Achsen-Ausführung (Baird-Prinzip für lange, zylindrische leichte Teile => das Durchmesser/Längen- Verhältnis ist klein )

Zwei-Achsen-Ausführung (Raster-Prinzip für abgesetzte kürzere Teile) und auch mit Hebehub als Drei-Achsen-Ausführung (für sehr lange großflächige Teile)

verwendet.

Der Antrieb der Steuerkurven (Transfernocke) erfolgt bei mechanischen Pressen über eine direkte Kupplung mit dem Pressenantrieb. Für hydraulische Pressen werden die Geräte durch Servoantriebe bewegt.

Falls ein Anheben der Werkstücke in einzelnen Stufen einer Stadienfolge notwendig ist, werden Spezialzangen verwendet. Alle drei Achsen der Greiferschienen- Antriebssysteme können

durch

Bewegungskurven

Doppelkurven nach

zwangsgesteuert

mathematischen

werden.

Gesetzen

Die

Auslegung

verhindert

der

stoßartige

Beschleunigungen und Verzögerungen. In den folgenden Abbildungen sind einige Arten von Transferzuführungen für Pressen aufgezeigt.

Abbildung 5-14:

Teiletransport durch zweiachsigen Schienentransfer (Zuführung eines Rondenzuschnittes)

- 70 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-15:

Transferzuführsysteme I

Beim

zweidimensionalen

System

führen

die

Greiferschienen nur Öffnungs- und Schließ- sowie Vorschub- und Rücklaufbewegungen aus.

Abbildung 5-16:

Transferzuführsysteme II - 71 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-17:

CNC-Transfer von 15“ Radscheiben

Das in Abbildung 5-17 dargestellte CNC-Transfersystem ist in einer 30 m langen Anlage des Erfurter Pressenbauers eingebaut. In der Abbildung ist zu erkennen, das an jeder Ziehstufe ein Säulengestell verwendet wird. Diese Bauform erlaubt es, das bei aufkommender Ungenauigkeit in der Stößelbewegung das System nicht überbestimmt ist. Eine Auslegung der Führungen auf diese Art ist zwar sehr kostenintensiv, hat aber den Vorteil, die Lochungen und somit den Schneidspalt genau zu positionieren. Bei diesem Transfersystem

werden

austauchende

Säulenführungen

verwendet,

Greiferbewegungen zu ermöglichen.

Abbildung 5-18:

Greifertransfer unterschiedlicher Ausführung I - 72 -

die

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-19:

Transfer Vario der Firma styner bienz machinery

Abbildung 5-20:

Greifertransfer unterschiedlicher Ausf端hrung II

- 73 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Abbildung 5-22 zeigt einen frei programmierbaren Transfer. Die für die Ansteuerung der Transfer-Einheit erforderlichen Startsignale wie Vorschub vor/zurück Schließweg auf/zu sind von der Pressensteuerung aus vorzusehen. Innerhalb der Steuerung werden Steuernocken für die einzelnen Funktionen benötigt.

Abbildung 5-21:

Elektronischer Transfer (Gesamtansicht)

Abbildung 5-22:

Elektronischer Transfer (Baugruppen)

- 74 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-23:

Greifertransfer Paust-Pressen (Ein-Achsen-Ausführung)

Die

5-23

Abbildung

beschreibt

das

bei

Raster-Zeulenroda

verwendete

Greifertransfersystem der Paust 32.4. Der Antrieb der Transferschienen erfolgt über eine durch den Hauptantrieb der Presse angetriebene Transfernocke. Die Traverse bildet das Kupplungsstück für die Kraftübertragung. Da es sich bei dieser Ausführung um eine EinAchsen-Ausführung handelt, ist der Abstand der Transferschienen fix. Sie sind in Führungsböcken, die auf dem Machinentisch befestigt sind gelagert und führen nur eine Bewegung in eine Richtung aus. Der zeitliche Ablauf lässt sich in die Stufen: •

Stößel in O.T.

•

Stößel fährt herunter

•

Ziehteil wird mit Ziehstempel fixiert und aus den Transferfinger gedrückt

•

Napf wird gezogen (Napföffnung oben)

•

Transferhub zurück

•

Stößel in U.T.

•

Austoßer hebt das Teil wieder auf Transferebene, dabei wird der Napf in die Transferfinger gedrückt. Mit der Oberkante des Ziehteils werden die Finger geöffnet (Dies wird durch die Rückholfedern innerhalb der Lagerböcke ermöglicht).

•

Transferbewegung (Transfer des Ziehteils in die nächste Ziehstufe)

•

Stößel in O.T. - 75 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5.3 Werkzeugsysteme

Abbildung 5-24:

Werkzeugsatz doppelseitig (BMV; 2 Teile pro Hub)

Abbildung 5-25:

Werkzeugsatz Einfachsatz (BMV; 1 Teil pro Hub) - 76 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-26:

Herstellung von Gaskartuschen (BMV)

5.3.1 "Baird-Prinzip"

5.3.1.1

Niederhaltersystem

Durch den Einsatz des Niederhalters soll die Faltenbildung während des Ziehvorganges verhindert werden. Hierbei wird im Bereich des Flansches ein Gegendruck aufgebaut und somit ein Ausknicken des Flansches bei der entstehenden tangentialen Druckbelastung unterbunden. Bei einer doppeltwirkenden Presse wird der Ziehring herunter gefahren, während in einer zweiten Bewegung der Niederhalter die benötigte Kraft aufbaut. Im Vergleich zur doppeltwirkenden Presse erfolgt die Niederhalterbewegung beim BairdVerfahren über eine zwangsgesteuerte Kurvenscheibe. Die Drehbewegung der Kurve wird über den Hauptantrieb, somit über die Stößelbewegung, erzeugt. In Abbildung 5-27 ist das Baird- Niederhaltersystem schematisch aufgezeigt. Ab einer Werkzeugstelle, in der der Flanschbereich so gering ist, dass keine Niederhaltekraft mehr benötigt wird, werden die Niederhalterhebel als Abstreifhebel eingesetzt. Abstreifer werden benötigt, um das Anhaften des Napfes am Stempel, bedingt durch die elastische Auffederung während des Herstellprozesses, zu unterbinden. Die Abstreifer sind so eingestellt, dass der Napf durch

- 77 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

die Ausstoßer auf die Transferebene befördert wird. Hier wird der Napf durch die Transferfinger aufgenommen und in die folgende Werkzeugstelle transportiert.

Niederhalter-

Stempelhalter

kurve

Stempel Niederhalter/

Niederhalter-

Abstreifer

hebel Niederhaltergabel Napf

Matrize Matrizenschub

Abbildung 5-27:

Baird- Niederhaltersystem (Oberer Totpunkt OT)

Ausstoßer

Abbildung 5-28:

Baird- Niederhaltersystem (Unterer Totpunkt UT)

- 78 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5.3.1.2

RohrausstoĂ&#x;ersystem

Abbildung 5-29:

AustoĂ&#x;ersystem Paust 32.4

- 79 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-30:

AusstoĂ&#x;ersystem einer Baird-Presse (4C-44) - 80 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen Bezeich. (englisch)

Pos.

1 13

Bezeich. (deutsch) Säulengestell Oberteil Führungskeil

upper die set gib

2 4

1 13

Bezeich. (deutsch) Säulengestell Unterteil Matrizenschub

Säule

guide

Klemmstück

7 9 11

13 7 7

retaining disk set screw thurst piece

8 10 12

13 7 7

Klemmschraube Verschlußschraube Halteplatte

13 15 17 19 21 23 25

7 7 3 1 2 1 1

Sicherungsscheibe Stellschraube Stellstück Rohr f. Rohrausstoßer Ausstoßer Dummymatrize Matrizenhalter 1.Stufe Distanzstück Rocker Schneidmatrizenhalter

pipe ejektor dummy die die holder 1st station spacer ledge rocker holder for clipping die

14 16 18 20 22 24 26

7 7 14 2 1 1 1

compression spring upper plug transferfinger side plate 1st station strippe plate drawing die 1st station clipping die

27 29

1 1

drawing punch 1st station holder for clipping punch

28 30

1 1

holder for set screw

Stellschraube 1.Stufe

set screw 1st station

33 35 37 39 41

4 3 7 7 4

Ziehstempel 1.Stufe Halter f. Pos. 28 Aufnahme für Stellschraube Stempelhalter Type A Stempelkopf Ziehmatrize Distanzring Stempelhalter Type B

Feder Verschlußschraube Transferfinger Seitenplatte 1.Stufe Abstreifplatte 1.Stufe Ziehmatrize 1.Stufe Schneidmatrize Schneidstempel 1.Stufe Ziehstange

punch holder punch head die dumping ring punch holder

34 36 38 40 42

3 7 5 5 4

punch shaft die holder ejektor spacer clamping sleeve

43 45 47 49 51 53 55

2 2 2 1 1 1 1

Ziehmatrize Halter f.Pos. 44 Distanzstück Pilotring Stempelschaft Unterlage Abstreifplatte

die holder for hole neadle spacer wear ring punch shaft foundation stripper plate

44 46 48 50 52 54 56

2 2 1 1 1 1 1

Stempelschaft Matrizenhalter Auswerfer Distanzstück Spannhülse Lochnadel für Ausstoßer Zwischenstück Pilot Schneidring Schneidmatrize Niederhalter Abstreifhülse

Pos.

St.

1 3

Tabelle 5-2: Benennung der Positionen aus Abbildung 5-30

5.3.1.3

Schneid-Zieh-Stufe Stempelschaft Band Stempel

Bandführung Schneidmatrize

Ziehmatrize

1. Oberer Totpunkt

- 81 -

Bezeich. (englisch) lower die set die feed clamping for punch holder clamping screw lower plug retaining plate

clipping punch draw shaft

hole neadle intermidiate plate pilot clipping ring clipping die retainer stripper sleeve

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

2. Ronde schneiden

3. Napf ziehen

4. Unterer Totpunkt

6. Transferfinger im Eingriff

Abbildung 5-31:

Schneid-Zieh-Stufe Baird-Prinzip (Schneiden vor UT)

- 82 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5.3.1.4

Flansch schneiden

1. Flansch schneiden

2. Flanschtransport Stempel Transferfinger Matrize Matrizenaufnahme Matrizenschub

3. Flansch abwerfen

Abbildung 5-32:

Flanschschneiden

5.6.5 Baird-Werkzeug

Abbildung 5-33:

Baird-Werkzeug (OT) - 83 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-34:

Baird-Werkzeug (90째 vor UT)

Abbildung 5-35:

Baird-Werkzeug (UT)

- 84 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

5.3.2 â&#x20AC;&#x17E;Platarg-Prinzip

Abbildung 5-36:

Vordersansicht Platarg Presse / Werkzeug

Abbildung 5-37:

Seitenansicht Platarg Presse / Werkzeug - 85 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 5-38:

Werkzeuglayout einer Platarg-Presse (Schema)

Abbildung 5-39:

Werkzeuglayout einer Platarg-Presse (Bild)

- 86 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6 Auslegung von Tiefziehwerkzeugen 6.1 Beispiele f체r Ziehstadienfolgen

Abbildung 6-1:

Ventilbuchse

Abbildung 6-2:

Auszug aus der Ziehstadienfolge "Druckreglerbuchse"

Abbildung 6-3:

Stadienfolge eines Kompressoren-Geh채useteile mit Werkzeugraum der f체nf Stationen - 87 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-4:

ABS-Hülse Typ 1 (ersten 5 Ziehstufen)

Abbildung 6-5:

ABS-Hülse Typ 2

Abbildung 6-6:

Hülse für Schlauchendstück

Abbildung 6-7:

Nicht vollständige Ziehfolgen - 88 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-8:

Batterieh端lse LR6 I

Abbildung 6-9:

Batterieh端lse LR6 II

Abbildung 6-10:

Druckregler Typ 2

- 89 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-11:

Kugelschreibermine (Platine Nickel-Silber ∅ 38 x 0,23 mm)

Abbildung 6-12:

Abschirmgehäuse (Platine Nickel-Silber ∅ 33 x 0,2 mm)

Abbildung 6-13:

Filtergehäuse (Platine Messing 81 mm x 84 mm x 0,96 mm)

Abbildung 6-14:

BOX (Platine Stahl 76 mm x 76 mm x 1,2 mm)

Abbildung 6-15:

Lampenfassung (Platine Stahl ∅72 mm x 1,2 mm)

Abbildung 6-16:

Flaschenhals - 90 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-17:

Z채hlrolle

Abbildung 6-18:

Blechmutter

Abbildung 6-19:

Arbeitsstufen zur Anfertigung rechteckiger Autoschlusslichtgeh채use

Abbildung 6-20:

Konische Dose

- 91 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-21:

Stahlflaschen

Für größere Blechdicken und stärkere Einhalsungen sind mehrere Stufen notwendig. In Abbildung 6-21 ist eine derartige Stahlflasche aus Tiefziehstahlblech R St 1305 in 11 Stufen dargestellt. Sie kann unter einer 63 Tonnen Mehrstufenpresse mit einer Stundenleistung von 1200 Stück gefertigt werden.

Die 11 Stufen zeigen zunächst den Rondenzuschnitt, dann den Erstzug und 3 Weiterzüge. Jetzt erfolgt ein Stülpzug und die weiteren Werkzeuge besorgen das Einhalsen bei immer kleiner werdendem Durchmesser, wobei die Blechdicke am Rand infolge der Stauchwirkung zunimmt.

Als Anwendungsbeispiel für ein Ausbauchen zeigt die Abbildung 6-22. Hierin ist ein Tragrollenpreßkörper aus 2 mm dickem Stahlblech von 80 mm Durchmesser und 60 mm Höhe, hergestellt auf einer Stufenpresse, dargestellt. Die Abbildung 6-22 rechts zeigt die Umformstufen, und zwar zu I das Umstülpziehen, zu II das Ausbauchen nach dem Trockenausbauchverfahren mittels elastischer Stoffe und zu III das Zusammendrücken der Ausbauchung und Prägen des Bodenabsatzes. In einer anschließenden vierten Arbeitsstufe wird der Boden noch gelocht. Mitunter gelingen derartige Knickbauchungen

- 92 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

allein durch Stauchdruck ohne Vorbereitung der Ausbauchform durch elastische Spreizkรถrper. In diesem Fall lieร e sich der Tragrollenkรถrper ohne die Stufe II fertigen.

Stufe 4

Stufe 5

Stufe 6

Abbildung 6-22:

Ventilatorriemenscheibe

Abbildung 6-23:

Tragrollenpresskรถrper

Abbildung 6-24:

Absatzstifte

- 93 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-25:

Quick-Connector

Abbildung 6-26:

Batterieh端lse

- 94 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.2 Auslegung des Tiefziehwerkzeugs

6.2.1 Zugabstufungen Das Ziehverhältnis β ist hauptsächlich bei zylindrischen Ziehteilen ein wichtiger Zahlenwert zur Ermittlung der Anzahl der erforderlichen Ziehstufen. Das Ziehverhältnis ist das Verhältnis der Durchmesser der Ausgangsform zur Form nach dem Umformen. Für den Erstzug bzw. bei einem Zug ergibt sich für das Ziehverhältnis folgende Beziehung:

Erstzug:

β1 =

d0 d St

(6.1)

Weiterzug:

βn =

dn d n +1

(6.2)

Gesamtziehverhältnis:

β ges = β1 ⋅ ... ⋅ β n −1 ⋅ β n

Abbildung 6-27:

(6.3)

Zugabstufungen

Das maximale Ziehverhältnis ist vom Blechwerkstoff abhängig.

Die folgenden Tabelle 6-1 bis Tabelle 6-7 sollen Anhaltswerte für die Bestimmung der Ziehverhältnisse geben.

Bei der Wahl der Zugabstufung muss zwischen dem Weiterzug mit und ohne Zwischenglühen unterschieden werden. Ohne Zwischenglühen wird die Kaltverfestigung der einzelnen Züge summiert, und der Umformgrad der jeweils folgenden Stufe sinkt.

- 95 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Rp0,2 unleg. weiche Stähle USt12 USt13 RRSt14 nichtrostende Stähle(ferritisch) X6Cr17 (austenitisch) X5CrNi189 hitzebeständige Stähle( ferritisch) X10CrAl13 (austenitisch) Nickel-Leg. NiCr20Ti Kupfer F-Cu Cu-Leg. CuZn40F35 CuZn37F30 CuZn28F28 CuZn10F24 CuNi12Zn24F35 CuNi20FeF30 Al Al99,5w Al99,5F10 Al99w Al99F11 Al-Leg. Al99,9Mg0,5w AlMgSi1w Ti Ti99,7

Erstzug 1. Weiterzug ohne mit Zwischenglühen

Schmierstoffe In W asser emulgierbare Öle mit bei

< 280 410 < 250 370 < 220 350

1,8 1,9 2

1,2 1,25 1,3

1,6 1,65 1,7

wachsender Beanspruchung steigender Seifen bzw. Feststoffanteil. Für gebonderte Bleche genügen Kalkmilch bzw. Seifenwasser mit Graphit.

Wasser-Graphit-Brei oder dicke Mischung aus Leinöl-Bleiweiß mit 10% Schwefel.

270

600

1,55

1,25

185

700

1,2

1,8

295 295

650 740

1,7 2

1,2 1,2

1,6 1,8

440

880

1,7

1,2

1,6

< 140 255

2,1

1,3

1,9

< 235 < 195 < 155 < 135 < 295 110

345 370 350 295 410 295

2,1 2,1 2,2 2,2 1,9 1,9

1,4 1,4 1,4 1,3 1,3 1,3

2 2 2 1,9 1,8 1,8

< 59 69 68 100 < 68 79 79 108

2,1 1,9 2,05 1,9

1,6 1,4 1,6 1,4

2 1,8 1,95 1,8

1,6 1,4

1,95 1,9

70 145

2,05 2,05

250

540

1,9

Natrium Palminat

starke Seifenlauge mit Öl vermischt oder Rüböl, Seifen- und fetthaltige, in Wasser emulgierbare Öle, ggf. mit Zusatz von kornfreiem Graphit

Petrolium mit Zusatz von kornfreiem Graphit oder Rübölersatz, mineralische Fette, sofern keine Markenschmierstoffe verwendet werden

Talg oder flüssiges Palmin

1,7

Tabelle 6-1: Ziehverhältnisse nach Dohmann Bei schnelllaufenden Transferpressen ist es nicht zweckmäßig den Arbeitsgang für ein Zwischenglühen zu unterbrechen. Ein Zwischenglühen wäre ein zusätzlicher Arbeitsgang, der bei der Kalkulation von Produkten mit großer Losgröße, stark ins Gewicht fallende würde.

Da das erreichbare Ziehverhältnis sehr stark von Grenzumformgrad des Werkstoffs und der Wechselbeziehung zwischen Werkstoff und Werkzeug (Reibung) abhängt, kann für eine näherungsweise Abschätzung der Ziehstufen für allgemeinen Tiefziehstahl auf die von Romanowski empfohlenen Werte zurückgegriffen werden (Tabelle 6-4).

- 96 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen Rm Werkstoff- Rp N/mm² A80 Nr. N/mm² max %

Ag1 %

e ∆r

e rmax (°) β

max

Bemerkung

Unlegierte Stählea St 13 St 14 Mikrolegierte Stähleb IF 18 c ZStE260 ZStE300 ZStE340 ZStE380 ZStE420 P-Stählend ZStE220P ZStE260P ZStE300P BH-Stähle ZStE180BH ZStE220BH ZStE260BH ZStE300BH Dualphasen-Stahle DP 500

1.333 1.0338

< 250 < 210

370 350

>32 >38

1,70 1,80

0,6 0,6

2,1 2,2

90 90

2,20 2,25

1.0331 1.0480 1.0489 1.0548 1.0550 1.0556

< 160 260...340 300...380 340...440 380...500 420...540

350 450 480 530 600 620

>38 >24 >22 >20 >18 >16

2,00 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10

0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

2,5 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3

90 0 90 90 90 90

2,30 2,10 2,10 2,00 2,00 2,00

1.0397 1.0417 1.0448

220...280 260...320 300...360

420 460 500

>30 >28 >26

1,40 1,20 1,10

0,4 0,1 0,1

1,8 1,4 1,3

90 90 90

2,20 2,20 2,10

1.0395 1.0396 1.0400 1.0444

180...240 220...280 260...320 300...360

380 400 440 480

>32 >30 >28 >26

1,60 1,40 1,20 1,10

0,5 0,4 0,1 0,1

2,1 2 1,6 1,4

90 90 90 90

2,25 2,20 2,20 2,10

230...250

520

>30

1,00

0,1

1,2

1,85

∆r

1,00 1,40 1,40 1,45 1,50 1,70

-0,18 0,3

1,2 2

90 90

2,10 2,21

-0,22 -0,36 -0,12

1,6 1,8 2

90 90 90

2,14 2,14 2,25

45 45 45 45 90 90 45

2,08 2,06

Tabelle 6-2: Ziehverhältnisse nach Lange für Stähle Rm R WerkstoffN/mm² A80 p max Nr. N/mm² % Ferritische Chromstählef X6Cr17 X6CrMo171 X6CrTi17 X6CrNb17 X6CrTi12 X1CrTi15h Austenitische CrNi-Stählef X5CrNi1810 (1.4301) X5CrNi1812 X2CrNi1911 X12CrNi177 X5CrNiMo1722 X2CrNiMo1732 X6CrNiTi1810

1.4016 1.4113 1.4510 1.4511 1.4512 1.4520

>270 >320 >260 >260 >210 400...430

600 630 600 600 560 430

>18 >18 >18 >18 >17

1.4301 1.4303 1.4306 1.4310 1.4401 1.4404 1.4541

>220 >200 >220 >260 >240 >240 >220

750 650 680 950 700 700 740

>35 >35 >35 >35 >35 >35 >35

Ag1 %

1,0...1,1 0,3 1,0...1,1 0,3...0,4 1,10 0,3 1,00 0,3 1,00 0,3 1,00 0,3 1,00 0,3

rmax (°)

Bemerkung

max

2,50

Tabelle 6-3: Ziehverhältnisse nach Lange für Edelstähle bezogene Blechdicke s0/d0 Anzahl der Züge 1 2 3 4 5

(1,5...2,0).10-2 (1,0...1,5).10-2 (0,6...1,0).10-2 (0,3...0,6).10-2 (0,15...0,3).10-2 (0,08...0,15).10-2 Ziehverhältnis 2,00...2,08 1,33...1,37 1,28...1,32 1,25...1,28 1,22...1,25

1,87...2,00 1,32...1,33 1,26...1,28 1,23...1,25 1,19...1,22

1,82...1,87 1,28...1,32 1,25...1,26 1,22...1,23 1,18...1,19

1,72...1,82 1,26...1,28 1,23...1,25 1,20...1,22 1,16...1,18

1,67...1,72 1,25...1,26 1,22...1,23 1,18...1,20 1,15...1,16

1,59...1,67 1,22...1,25 1,19...1,22 1,16...1,18 1,14...1,15

Tabelle 6-4: Ziehverhältnisse für Weiterzüge nach Romanowski für allgemeines Tiefziehstahlblech

- 97 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen Rm Werkstoff- Rp N/mm² A80 Nr. N/mm² max %

Ag1 %

∆r

rmax (°)

β max

Bemerkung

Kupferk SF-CuF20 Kupferlegierungenk CuZn10F24 CuZn15F26 CuZn28F28 CuZn30F28 CuZn37F30 CuZn40F34 CuNi12Zn24F36 CuNi18Zn20F45

2.0090.10

<100

250

>36

2.0230.10 2.0240.10 2.0261.10 2.0265.10 2.0321.10 2.0360.10 2.0730.10 2.0740.26

<140 <140 <160 <160 <180 <240 <230 >250

290 310 350 350 370 340 430 520

>40 >40 >50 >45 >43 >38 >40 >15

2,10

1,10

0,1

1,10 1,00

0,1 0,1

1,00

0,1

2,20 2,20 2,20 2,25 2,10 2,10 1,90

Tabelle 6-5: Ziehverhältnisse nach Lange für Kupfer und Kupferlegierungen Rm R WerkstoffN/mm² A80 p Nr. N/mm² max %

Ag1 %

∆r

12 20 10,5 15 8 8 17 17

2...4,5

0,5...2,1

rmax (°)

max

Bemerkung

Titan Ti99,7 (20°C) Ti99,7 (200°C) TiA15Sn2,5 (20°C) TiA15Sn2,5 (500°C) TiA16V4 (20°C) TiA16V4 (100°C) TiV13Cr11A13 (20°C) TiV13Cr11A13 (200°C)

3.7035.10

380 178 760 365 1010 775 934 746

470 249 780 453 1050 952 945 830

6,00

90 70

1,50 1,50

2,30 2,30 1,80 2,10 1,80 1,90 1,80 2,05

20°C 200°C 20°C 500°C 20°C 100°C 20°C 200°C

β max

Bemerkung

Tabelle 6-6: Ziehverhältnisse nach Lange für Titan

Rm Werkstoff- Rp N/mm² A80 max Nr. N/mm² %

Ag1 %

∆r

rmax (°)

Al Al99,5w

2,10

Al99,5F10

100

1,90

Al99w

2,05

Al99F11

108

1,90

Al99,9Mg0,5w

2,05

AlMgSi1w

145

2,05

Al-Leg.

Tabelle 6-7: Ziehverhältnisse nach Lange für Aluminium

- 98 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Abbildung 6-28 zeigt die maximalen Ziehverhältnisse für den Erstzug und Weiterzug

(allgemeines

Tiefziehstahlblech).

Abbildung 6-28:

Ziehverhältnisse Erstzug / Weiterzug (allgemeines Tiefziehstahlblech)

Für die Bestimmung der Ziehverhältnisse unter den Bedingungen (Kaltverfestigung Umformgeschwindigkeit, Umformtemperatur, usw.) auf schnelllaufenden Transferpressen müssen andere Ziehverhältnisse gewählt werden. Die Tabelle 6-8 enthält die aus der Praxis verwendeten Ziehverhältnisse für die unterschiedlichen Materialien.

Erstzug

Weiterzug Stufen mit Niederhalter

Stufen ohne Niederhalter

Stahl

Max. 1,88

1,17 ... 1,27

1,11 ... 1,16

Edelstahl

Max. 1,90

1,17 ... 1,28

1,11 ... 1,16

Aluminium

Max. 1,95

1,17 ... 1,28

1,11 ... 1,16

Wenn das Ziehverhältnis β > 1,17, sollte ein Niederhalter verwendet werden.

Tabelle 6-8: Zugabstufungen

- 99 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.2.2 Bestimmung des Rondendurchmessers Vor

Ziehbeginn

müssen

Werkzeugauslegung

die

entsprechen Größe

der

gewünschten

Ausgangsplatine

Teilegeometrie

bestimmt

und

werden.

Bei

rotationssymmetrischen Körpern gestaltet sich dies relativ einfach.

RondenzuschnittsRondenzuschnittsermittlung ermittlung

1.)Berechnung Berechnungüber über 1.) Volumenkonstanz Volumenkonstanz (GuldinscheRegel) Regel) (Guldinsche

2.)Abschnittsweise Abschnittsweise 2.) Berechnungüber über Berechnung Volumenkonstanz Volumenkonstanz (GuldinscheRegel) Regel) (Guldinsche

3.)Berechnung Berechnungfür für 3.) dünnwandige dünnwandige Teileüber überOberOberTeile flächenkonstanz flächenkonstanz

(Linienschwerpunkte) (Linienschwerpunkte)

V o lu m ent yp 1 .)

gem es se n s auß en auß en

E i nga be [m m ] 0,50

d h

5 10

Volum e n

176 ,7 1

d1 d2 h

5 6 10

V olum e n

185 ,3 5

d1 d2 h1 h2

5 6 10 2

V olum e n

223 ,0 5

2 .) i nne n auß en

3 .) i nne n auß en

VRonde = VFertigteil Beschreibung Beschreibung Abbildung 6-29:

6.2.2.1 In

ORonde = OFertigteil

VRonde = V1 + ... + Vn −1 + Vn

Excel-Modul Excel-Modul

Bestimmung der Platinengröße

Bestimmung des Platinendurchmesser über Volumenkonstanz (CAD)

Abbildung

6-30

ist

die

Vorgehensweise

Platinendurchmessers exemplarisch aufgezeigt.

- 100 -

zur

Ermittlung

des

Ronden

bzw.

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

VFertigteil = 2 ⋅ π ⋅ xs ⋅ A

Bestimmung des Fertigteilvolumens a.) Guldinsche Regel b.) CAD Solid-Modeller (AutoCad) Gleichsetzen von a.) Rondenvolumen b.) Fertigteilvolumen

Fläche des Fertigteilquerschnittes

xs =

Schwerpunktabstand der Fläche zur Drehachse

Blechdicke

d 2 ⋅π VRonde = ⋅s 4

Besimmung des Rondendurchmessers

VRonde = VFertigteil

d Ronde = Abbildung 6-30:

6.2.2.2

4 ⋅VFertigteil

π ⋅s

Vorgehensweise zur Bestimmung des Rondendurchmesser

Bestimmung des Platinendurchmesser über abschnittsweise Volumenberechnung (Excel-Modul) Eingabe [mm] Blechdicke s a Da

Volumentyp 1.)

Volumen

Volumen 1

Volumen 2

Volumen 3

0,30

2.) d1 l1 α

α Volumen

Abbildung 6-31:

Teilvolumenberechnungen I mit Hilfe der Excelvorlage Volumen.xls

- 101 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen 3.) D r α

xs Volumen

---

4.) d l2

Volumen 5.) D r α

α Volumen

Abbildung 6-32:

Teilvolumenberechnungen II mit Hilfe der Excelvorlage Volumen.xls Aufteilung des Produktes in Volumenbereiche 1 Eingabe der Blechdicke 2 Eingeben der Maße (Volumen 1) 3 Bei mehreren Volumen eines Typs Eingabe in Volumen 1+n 4 Gesamtvolumen aus der Eingabemaske übernehmen 5

Abbildung 6-33:

abschnittsweise Volumenermittlung

- 102 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Vorgehensweise ist ähnlich der Variante I. Bei dieser Art wird jedoch kein CAD-Modul benötigt. Die Vorgehensweise zur Bestimmung des Rondendurchmessers kann aus Abbildung 6-32 entnommen werden. Es liefert, für die Angebotskalkulation hinreichend genaue Ergebnisse.

6.2.2.3

Bestimmung des Platinendurchmesser Oberflächenschwerpunkte (Linienschwerpunkte)

Mit Hilfe diesen Verfahrens kann sehr schnell der Rondendurchmesser ermittelt werden. Bei dünnwandigen Teilen liefert es ein hinreichend genaues Fertigteilvolumen. Für Angebotsbearbeitung ist es, da kein Cad- Modell des Produktes erstellt werden muss die beste Variante ein schnelles Ergebnis zu bekommen. In einem Excel-Dokument (Volumen.xls) sind alle häufig verwendeten Ziehteilformen, ausgehend vom gewünschten Innendurchmesser

zusammengestellt.

Nach

Eingabe

der

gewünschten

Längen,

Durchmessern und Radien wird der Rondendurchmesser nach den in Abbildung 6-34 bis Abbildung 6-37 dargestellten Formeln ermittelt.

Abbildung 6-34:

Formeln für den Zuschnittsdurchmesser D [1/4]

- 103 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-35:

Formeln f端r den Zuschnittsdurchmesser D [2/4] - 104 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-36:

Formeln f端r den Zuschnittsdurchmesser D [3/4] - 105 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-37:

Formeln f端r den Zuschnittsdurchmesser D [4/4] - 106 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Für alle Varianten ist das Volumen des Ziehteilflansches noch zu den errechneten Volumen zu addieren.

Da der Werkstoff beim Ziehen etwas gestreckt wird, bleibt am oberen Rand des Ziehteils meist Material übrig, das aber nicht genau berechnet werden kann. Bei hohen Ziehteilen (Verhältnis h/d groß) kann dies infolge der Inhomogenitäten

des Blechs (Anisotropie:

Beim Tiefziehen wird ein hoher r-Wert angestrebt, um eine Umformung aus Breiten , Längen und Dickenrichtung des Blechs zu ermöglichen) zu einer Zipfelbildung führen. Die Ziehteile müssen deshalb generell im Anschluss an das Tiefziehen am Rand beschnitten werden (Flansch schneiden). Die in Tabelle 6-9 dargestellten Flanschdurchmesser bezogen auf den herzustellenden Fertigteildurchmesser da haben in der Praxis die besten Ergebnisse für den Flanschschnitt erzielt.

Stahl/

Blechdicke

Flanschdurchmesser

S < 0,4 mm

da + 7 mm

S = 0,4 mm - 1,0 mm

da + 8 mm

S > 1,0 mm

da + 8...9 mm

S < 0,4 mm

da + 8 mm

S = 0,4 mm - 1,0 mm

da + 9...10 mm

S > 1,0 mm

da + 10...12 mm

Aluminium

Edelstahl

Tabelle 6-9: Flanschdurchmesser Im Erstzug kann mit Hilfe der angewendeten Formeln die Napfhöhe für unterschiedliche Ziehverhältnisse bei einfachen Gefäßen mit kleinen Bodenradien direkt abgelesen werden. Das Ablesebeispiel in Abbildung 6-38 zeigt, dass die Napfhöhe für ein Ziehverhältnis von 2,

etwa

beträgt.

Hierbei

wird

die

Rondenzuschnittes nach der Napfhöhe umgestellt. - 107 -

Formel

für

die

Berechnung

des

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

D = d2 + 4⋅d ⋅h h=

(6.4)

D2 − d 2 4⋅d

Abbildung 6-38:

Napfhöhe für einfache Gefäße im Erstzug

6.2.3 Auslegung der Ziehstadien

6.2.3.1

Ziehspalt us

Der Ziehspalt us zwischen Ziehring und Ziehstempel wird üblicherweise so gewählt, daß kein Abstrecken auftritt. Der Ziehspalt beeinflusst: •

die Tiefziehkraft

•

das Ziehverhältnis ß

•

den Umformgrad ϕ

- 108 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

•

die Maßgenauigkeit des Tiefziehteiles

•

Die Faltenbildung 2. Art

•

die Zipfligkeit des Tiefziehteiles

•

die Wanddicke des Tiefziehteiles

•

die Rißbildung am Tiefziehteil

•

die Oberflächentopographie des Tiefzieteiles

Allgemein gilt für die Auslegung des Ziehringdurchmessers

d z = 2 ⋅ u s + d Stempel

(6.5)

Es gibt unterschiedliche Theorien den Ziehspalt auszulegen.

Variante: Als Richtwert kann für die Ziehspaltweite

u s = 1,2 bis 1,35 ⋅ s0

(6.6)

angegeben werden. Mit Hilfe von vereinfachten Annahmen des Werkstoffflusses läßt sich der Ziehspalt in Abhängigkeit des Ziehverhältnisses durch

(6.7)

u s = s0 ⋅ β 0

ausdrücken. Diese Gleichung berücksichtigt nicht den Einfluss der Blechhalterpressung. Unter

Berücksichtigung

einer

während

des

Tiefziehens

ansteigenden

Niederhalterpressung, entspricht die Napfwanddicke am Napfrand etwa der Gleichung

s01 = s0 ⋅ 4 β

(6.8)

Falls us < s01 ist, findet ein Abstreckgleitziehen statt. Im Bereich us > s01 wird ß0max nicht beeinflusst. Bei Ziehspalten us < s01 steigt das Grenzziehverhältnis so lange an, bis die für das Abstreckgleitziehen benötigte Kraft größer wird als die in die Umformzone kraftschlüssig eingeleitete Reibkraft FRD. Übertrifft die Kraft zum Abstreckgleitziehen die

- 109 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Reibkraft, dann beginnt das Grenzziehverhältnis aufgrund der steigenden Bodenbelastung abzufallen (Abbildung 6-39). Grenzziehverhältnis in Abhängigkeit von der auf die Blechdicke bezogene Ziehspaltweite für Stahl

Abbildung 6-39:

Grenzziehverhältnisse für Stahl

Variante: Den Ziehspalt unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften für den ersten Zug auszulegen wird mit der Formel

[

u s = s0 ⋅ 1 + 0,01 ⋅ Rm ( β − 1)3

]

(6.9)

beschrieben. 1. Zug

2. Zug

Stahl

u s1 = s0 ⋅ 0,07 ⋅ 10 ⋅ s0

u s 2 ≈ 1,08 ⋅ s0

u s1 = s0 ⋅ 0,02 ⋅ 10 ⋅ s0

u s 2 ≈ s0

sonstige

u s1 = s0 ⋅ 0,04 ⋅ 10 ⋅ s0

u s 2 ≈ s0

u s1 = s0 ⋅ 0,2 ⋅ 10 ⋅ s0

u s 2 ≈ 1,25 ⋅ s0

Nichteisenmetalle Edelstähle

Tabelle 6-10:

Ziehspalt (2. Variante)

- 110 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Variante: Unter Berücksichtigung der Materialdicke und des Werkstoffs haben sich in der Praxis folgenden Ziehspaltgrößen etabliert.

Stahl

u s1 = 1,05 ⋅ s0 u s 2 = 1,05 ⋅ 0,97...0,98 ⋅ s0

Edelstahl

u s1 = 1,2 ⋅ s0 u s 2 = 1,25 ⋅ 0,97...0,98 ⋅ s0 u sn = 1, ,0...1,2 ⋅ n ⋅ 0,97...0,98 ⋅ s0

Aluminium

Hier sollte der Ziehspalt immer geringer als die Materialdicke sein um ein Schmieren des Werkstoffes zu verhindern.

Tabelle 6-11:

Ziehspalte (3. Variante Praxis)

Die Materialabstreckung von 2 ... 3% der Ausgangsmaterialdicke ist mit in den Ziehspalt einzurechnen. Bei der Auslegung der Matrizen hat sich in der Praxis gezeigt, die Abmessung bei einer Werkzeugneuentwicklung auf das Mindestmaß auszulegen. Hierdurch können, durch ein späteres Vergrößern des Matrizendurchmessers, schneller Anpassarbeiten durchgeführt werden.

6.2.3.2

Ziehringradius rz

Für eine erste Auslegung des Ziehringradius kann für den 1. Zug

rz = 4...6 ⋅ s0

(6.10)

angenommen werden.

Für eine genauere Bestimmung des Ziehringradius des 1. Zuges sollte die Formel

- 111 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

D0 = Rondendurchmesser d1 = Stempeldurchmesser rz = Ziehringradius s0 = Ausgangsblechdicke

rz = 0,035 ⋅ [50 + ( D0 − d1 )] ⋅ s0 Anwendung finden.

(6.11)

Für eine schnelle Ermittlung des Ziehringradius lässt sich diese Formel grafisch (Abbildung 6-40) darstellen.

25 mm

Rundungsradius rz

16 10 m m m m m m m m m m m5 m m m m m 3 m m m m m 4 m 3,2 2,5 2,0 1,6 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 0,4 s0 = s0 =

6,3 4,0 2,5 1,6 1 10

100

160

250 m m 400

Werkstückabmessungen D0-d 1 Abbildung 6-40:

Ziehringradius in Abhängigkeit von den Werkstückabmessungen

Für die Weiterzüge gilt, dass die Ziehringrundung nicht mehr als um die Hälfte reduziert werden soll.

rz1 = (0,6...0,8) ⋅ rz

(6.12)

rz 2 = (0,6...0,8) ⋅ rz1 ...

Als wichtige Regel hat sich in der Praxis gezeigt, dass der Napfradius des Teiles aus der vorhergehenden Stufe auf der Einlaufschräge auftreffen sollte (Abbildung 6-41). Das heißt,

- 112 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

daß der zur Rotationsachse liegende Auslauf des Napfradius größer als der Auslaufdurchmesser der Ziehringrundung sein muß.

d>D

(6.13)

Abbildung 6-41:

Auslegung des Ziehringradius

Auch hier gilt, dass bei der Auslegung der Ziehringradien das Mindestmaß angenommen werden sollte. Eine Anpassung der Radien ist dann im weiteren Verlauf der Werkzeugentwicklung immer noch möglich.

Stahl / Edelstahl

α = 35° (bei 45° kann es zu Auftragungen kommen)

Aluminium

α = 45°

Einlaufschräge

Abbildung 6-42:

Matrizeneinlaufschrägen - 113 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Nur Ziehstufen mit Niederhalter sollten mit Matrizeneinlaufschrägen (Abbildung 6-42) ausgeführt werden. Somit wird in der ersten Ziehstufe keine Einlaufschräge benötigt. Die geometrischen Abmessungen der Schrägen in den Weiterzügen sind werkstoffabhängig.

6.2.3.3

Ziehstempelrundung rs

Die Ziehstempelrundung ist von den Abmessungen des Tiefziehteiles, der zu übertragenden

Tiefziehkraft

und

den

plasto-mechanischen

Kennwerten

des

Blechwerkstoffes abhängig (Endradius des Produktes, Stufenanzahl, Werkstoff und der Materialdicke).

Die Ziehstempel rs beeinflusst: •

die Tiefziehkraft

•

das Ziehverhältnis ß

•

den Umformgrad ϕ

•

Die Faltenbildung 2. Art

•

die Geometrie des Tiefziehteiles

•

die Form des Tiefziehteiles

•

die Rissbildung am Tiefziehteil

Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass die Ziehstempelrundung nicht kleiner als die Ziekkantenrundung gewählt wird., da sonst die Gefahr besteht, dass der Ziehstempel in den Blechwerkstoff einschneidet.

Für den ersten Zug gilt:

rs = 3,5 ⋅ s0

(6.14)

In den weiteren Ziehstufen ist die Ziehstempelrundung vom Stempeldurchmessser und Stempelradius der Vorstufe abhängig (Abbildung 6-43).

- 114 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Napf aus der vorhergehenden Ziehstufe

Es gilt: [A] > [B]

Abbildung 6-43:

Ziehstempelrundung

Die Ziehstempelrundung sollte von Stufe zu Stufe nicht mehr als die Hälfte reduziert werden. Im Tribo-System der Ziehstempelrundung und des Stempelbodens ist Reibschluß erwünsch, um eine möglichst hohe Ziehkraft übertragen zu können (µ ⇒ 1). Für den Ziehstempel bedeutet dies, dass die Ziehstempelrundung und die Bodenfläche des Ziehstempels "rau" sein können und nicht poliert werden müssen.

6.2.3.4

Beispiel "Druckregler"

Die technischen Kenndaten der einzelnen Ziehstadien einer DruckreglerbuchsenFertigung zeigen folgende Abbildungen.

Material:

1.4301

Materialdicke:

1,25 ± 0,035

Abmaße:

1,25 x 133,1 (3-fach)

Vorschub:

35,35 mm

- 115 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Ziehstufe 6

Schaft ziehen

Ziehtiefe t1: ? mm

DSt1: 25,15 mm

DM1:

DSt2:

DM2:

RSt1: 4 mm

RM1:

RSt2:

RM2:

41,2 mm

5 mm

Ziehstufe 7 Ziehtiefe t1: ? mm Boden vorziehen

DSt1: 37,9 mm

DM1:

40,4 mm

DSt2: 25,15 mm

DM2:

27,34 mm

RSt1: 1,1 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 3,5 mm

RM2:

1,5 mm

Ziehstufe 8 Boden ziehen

Ziehtiefe t1: ? mm

â&#x2C6;&#x2026;16 mm

- 116 -

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 16 mm

DM2:

18,2 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 5 mm

RM2:

3,0 mm

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Ziehstufe 9 Boden ziehen

Ziehtiefe t1: ? mm

∅13,3 mm

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 13,3 mm

DM2:

15,6 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 3,6 mm

RM2:

2,0 mm

Ziehstufe 10 Boden ziehen

Ziehtiefe t1: ? mm

∅11,1 mm

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 11,1 mm

DM2:

13,3 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 2,5 mm

RM2:

1,5 mm

Ziehstufe 11 Boden ziehen

Ziehtiefe t1: ? mm

∅9 mm

- 117 -

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 9 mm

DM2:

11,3 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 1,5 mm

RM2:

1,5 mm

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Ziehstufe 12 Boden ziehen

Ziehtiefe t1: ? mm

∅7,55 mm

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 7,55 mm

DM2:

9,66 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 0,7 mm

RM2:

1,5 mm

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2:

DM2:

5,1 mm

RSt1: 1 mm

RM1:

2,0 mm

RSt2:

RM2:

Ziehstufe 13 Boden lochen ∅ 5 mm

Ziehstufe 14 Boden durchziehen

- 118 -

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 7,55 mm

DM2:

9,66 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

1,5 mm

RSt2: 2,5 mm

RM2:

1,5 mm

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Ziehstufe 15 Boden zur端ckstauchen

DSt1: 25,15 mm

DM1:

27,34 mm

DSt2: 7,55 mm

DM2:

9,66 mm

RSt1: 2 mm

RM1:

2,0 mm

RSt2: 2,5 mm

RM2:

1,0 mm

Ziehstufe 16 Kragen ziehen

Ziehtiefe t1: 7 mm

und kalibrieren

DSt1: 42,5 mm

DM1:

40,4 mm

DSt2: 38 mm

DM2:

27,34 mm

DSt3: 25,15 mm

DM2:

9,7 mm

RSt1: 0,4 mm

RM1:

0,6 mm

RSt2: 1,2 mm

RM2:

0,7 mm

RSt3: 1 mm

RM3:

0,7 mm

Ziehstufe 17 Flansch

Ziehtiefe t1: 7 mm

schneiden

Schneidring

DM1:

42,4 mm

RM1:

0,3 mm

42 mm Pilotring 37,98 mm Pilot 25,15 mm Abbildung 6-44:

Auslegung Druckreglerbuchse - 119 -

Scneidspalt 0,05 mm

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Das Problem bei der Auslegung von Tiefziehteilen besteht darin, den Materialfluss derart zu steuern , dass die geforderten Toleranzen des Fertigteiles eingehalten werden. Enge Radien behindern ein Nachfließen des Materials. Das bedeutet für die Auslegung von Tiefziehteilen, dass das Volumen des Durchzuges im Bodenbereich der letzten Tiefziehoperationen, dem Volumen vorhergehender Ziehstufen gleich gesetzt werden muss. Für das Beispiel des Druckreglers bedeutet dies, dass der Durchzug der Stufe 17 (d = 7,55 mm) addiert mit dem Ausschnitt des Butzens (d= 5 mm) gleich dem Volumen des unteren Schaftdurchmessers der Stufe 7 sein muss. Mit dieser Verfahrensweise lassen sich über die Volumenkonstanz, die Höhen der einzelnen Ziehstufen festlegen. In der Abbildung 6-46 wird für das Beispiel des Druckreglers diese Vorgehensweise zur Ermittlung der einzelnen Stempelabsatzhöhen aufgezeigt. Durchzug Schaft 1

Schaft 2

Abbildung 6-45:

Fertigteil (Druckregler) Stufe 17 (Fertigteil / Schaft 1 und Durchzug)

Volumen des Butzen:

20 mm3

Volumen des Durchzuges (7,55 mm) und des Schaft 1 (25,15 mm):

1653 mm3

h1 = 7,3 mm / h2 = 11,4 mm

Stufe 7 (Vorzug)

Volumen (25,15 mm): V17=V7= konstant Höhe des Napfes: h=13,5 mm Abbildung 6-46:

Volumenkonstanz der einzelnen Ziehstufen - 120 -

1673 mm3

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.3 Bestimmung der Kräfte / Arbeitsvermögen Tiefziehen gehört nach DIN 8582 zu den Zugdruckumformverfahren. Beim Tiefziehen mit starrem Werkzeug, bestehend aus Ziehstempel, Blech- oder Niederhalter und Matrize wird der Blechzuschnitt im allgemeinen über den Ziehstempel in die Matrize gezogen, wobei der Niederhalter eine Faltenbildung im Flansch verhindert.

I. Niederhalterkontaktzone II. (Flanschbereich) Zone ohne Niederhalterkontakt (Flanschbereich) III. Ziehringrundungszone IV. Zargenbereich V. Stempelrundungszone VI. Bodenzone

Abbildung 6-47:

6.3.1.1

Umformzonen beim Tiefziehen

Ziehkraft

Die Ziehstempelkraft wird zur Auslegung des Werkzeuges und zur Auswahl einer geeigneten Presse benötigt. Die Berechnung der Ziehkraft kann je nach Ansatz mit Hilfe der verschiedensten Berechnungsmethoden ermittelt werden. Die einfachste Variante ist die Berechnungsmethode über die Bodenreißkraft des Werkstückes. Hierbei erfolgt die Berechnung unter Annahme erheblicher Vereinfachungen.

- 121 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die zur Umformung erforderliche Kraft ist während des Ziehens nicht gleichbleibend. Sie steigt bei Beginn des Hubes steil an und erreicht im allgemeinen ihren Höchstwert, wenn der Ziehstempel in den Ziehring bis zu einer Tiefe eingedrungen ist, die der Summe der Halbmesser an der Ziehkante und der Stempelrundung entspricht.

Nach Überschreiten des Höchstwertes wird das Augenblickziehverhältnis stetig kleiner, so dass auch die Ziehkraft geringer wird.

Abbildung 6-48:

Karft-Weg-Schaubild beim Tiefziehen

6.3.1.1.1 Variante I Ziehkraft für Zylindrische Teile im ersten Zug

Fz = U ⋅ s ⋅ Rm ⋅ n

(6.15)

Ziehkraft für zylindrische Teile im 2. Zug F ZW =

(6.16)

Fz ⋅ d1 ⋅U ⋅ s ⋅ Rm ⋅ n 2

d1 = Stempeldurchmesser im 2. Zug

- 122 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Ziehkraft

[N]

Umfang des Ziehstempels

[mm]

Stempeldurchmesser

[mm]

Blechdicke

[mm]

Zugfestigkeit des Materials

[N/mm2]

Korrekturfaktor

[-]

Der Korrekturfaktor n berücksichtigt das Verhältnis von Ziehspannung zu Zugfestigkeit. Er ist vor allem abhängig vom tatsächlichen Ziehverhältnis, das sich aus den Abmessungen der Ziehteile ergibt.

n β tat =

D d

0,2

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,1

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

Abbildung 6-49:

Korrekturfaktor n zur Bestimmung der Ziehkraft

Abbildung 6-50:

Querschnittsfläche des Hohlteils zur Ermittlung der Bodenreißkraft

- 123 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.3.1.1.2 Variante II Eine weiter Möglichkeit die Ziehkraft, bei Kenntnis des maximalen Ziehverhältnisses (nach Schmidt Kapfenberg), zu bestimmen ist:

F z = π ⋅ ( d + s ) ⋅ s ⋅ R m ⋅ 1, 2 ⋅

β −1

(6.17)

β max − 1

Darin bedeuten: Fz

Ziehkraft

[N]

Stempeldurchmesser

[mm]

Blechdicke

[mm]

Zugfestigkeit des Materials

[N/mm2]

Tatsächliches Ziehverhältnis

[-]

ßmax

Maximales Ziehverhältnis

[-]

(siehe Tabellen x.x)

6.3.1.1.3 Variante III Diese Variante beschreibt über eine komplexere Art die Ziehkraft zu ermitteln. Für das Tiefziehen haben Siebel und Pankin aufbauend auf den Streifenmodell die im allgemeinen als Siebel-Formel bezeichnete Formel zur Ziehkraftberechnung für rotationssymmetrische Ziehteile an.

Die Formel berücksichtigt zum einen den als ideelle Umformkraft Fid bezeichneten Anteil für die reibungsfreie Stauchung des Flansches, der auf der Basis des Streifenmodells berechnet wird. Zum anderen enthält sie drei weitere Kraftkomponenten für die Reibung im Flansch, die Reibung an der Ziehkante und die Rückbiegungskraft, die am Übergang von der Ziehkante in die Zarge auftritt. Fid = Umformkarft FRN = Reibungskraft zw. Tiehring FRZ FKB

Fz = Ziehkraft η F = Formänderungs-

wirkungsgrad (0,63) und Niederhalter = Reibungskraft an der Ziehkante k fm = Formänderungsfestigkeit = Rückbiegungskraft c = Beiwert (0,25)

- 124 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Fz = Fid + FRN + FRZ + FKB Oder:

Fz = folgt:

Mit:

Fid

ηF

Fid 1 = π ⋅ d1 ⋅ s0 ⋅ k fm1 ⋅ (ln β 1−c)

1. Zug

Fz1 = 5 ⋅ d1 ⋅ s0 ⋅ k fm1 ⋅ (ln β 1−c) Weiterzüge

1 Fzn = ⋅ Fn −1 + 5 ⋅ d n ⋅ s0 ⋅ k fmn ⋅ (ln β n−c) 2 Bestimmungvon: von: Bestimmung

Abbildung 6-51:

k fm1 k fmn

Tiefziehkräfte nach Siebel und Pankin

k fm = Formänderungsfestigkeit

Al 99,5w Cu w CuZn28 w St1304 X12CrNi188

Abbildung 6-52:

Bestimmung von kfm1

- 125 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-53:

Bestimmung von kfmn

- 126 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.3.1.1.4 Variante IV Ablesen der Ziehkraft aus dem Nomogramm nach Oehler und Kaiser

Abbildung 6-54:

Ziehkraft nach Siebel und Oehler

- 127 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.3.1.2

Schneidkraft / Schneidarbeit

Die Schneidkraft errechnet sich nach: FS = AS ⋅ τ aB

(6.18)

FS = l ⋅ s ⋅ τ aB

Für die Berechnung Schneidkraft ist die Scherfestigkeit aus Tabellen zu entnehmen. Bei fehlenden Angaben ist angenähert zu rechnen: Stahl: τ aB ≈ 0,8 ⋅ Rm

(6.19)

für Grauguß: τ aB ≈ 1,1 ⋅ Rm

(6.20)

für

Die Schneidarbeit errechnet sich nach:

WS = FS ⋅ hS ⋅ κ

(6.21)

Der Beiwert κ ist im Mittel 0,5. Er liegt im Bereich 0,3 bis 0,6. Die kleineren Werte sind bei großem Schneidspalt zu nehmen. Der Schneidweg hS entspricht bei ebenen Stempeln der Werkstückdicke.

Die Abstreifkraft beim Ausschneiden beträgt: (6.22)

FA ≈ (0,1...0,2) ⋅ FS

Die Abstreifkraft beim Lochen beträgt: (6.23)

FA ≈ (0,3) ⋅ FS

- 128 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Schnittfläche

[mm2]

Schnittlinienlänge

[mm]

Werkstückdicke

[mm]

τ aB

Scherfestigkeit (Tabelle 6-12)

[N/mm2]

Schneidweg

[mm]

Beiwert

[-]

Tabelle 6-12:

6.3.1.3

Werkstoffscherfestigkeiten

Niederhaltekraft

Während der Umformung (bei d0/s0 > 25 ... 40) entstehen im Flansch tangentiale Druckspannungen, die Falten 1-ter Ordnung hervorrufen, wenn kein Niederhalter angewandt wird.

- 129 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die Neigung zur Faltenbildung ist um so stärker, je dünner das Blech und so größer das Ziehverhältnis ist. Der Faltenbildung wird mit einem Niederhalter entgegengewirkt. Hierzu ist ein bestimmter Niederhalterdruck notwendig.

Wird ein zu großer Niederhalterdruck eingestellt, entsteht eine zu hohe Reibung in der Berührfläche zwischen Werkstück und Ziehring bzw. Niederhalter. Das hat zur Folge, dass das Nachfließen des Werkstoffes in den Ziehspalt behindert wird, so dass es zur Rissbildung kommen kann. Wird ein zu geringer Niederhalterdruck eingestellt kommt es zur Faltenbildung.

[ = [d

] π4

AN = d 0 − d w ⋅ AN

2 0

] π4

− (duz + 2 ⋅ rz ) 2 ⋅

(6.24)

Abbildung 6-56:

300 40 0

200

Geometrische Beschaffenheit beim Niederhalter im Erstzug

Rm = 100 N/mm 2

Abbildung 6-55:

1 2 3 4 N/mm2 6 erforderlicher Niederhaltedruck pN

β = d 0 / d 1 = 2 ,0

0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 bezogene Blechdicke s0/d0

Erforderlicher Niederhalterdruck als f(s0, d0,Rm) - 130 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Über eine Gleichgewichtsbetrachtung nach dem Streifenmodell kann die Niederhaltekraft ermittelt werden, die notwendig ist, das zwischen den Führungsplatten geknickte Blech einzuebnen. Die mit einigen Vereinfachungen gewonnene Gleichung

 d0  pN = (0,002...0,0025) ( β 0 − 1)3 + 0,5  ⋅ Rm 100 ⋅ s0  

(6.25)

wird heute allgemein zur Ermittlung des Niederhalterdrucks benutzt.

d Ni = d z 2 + Ste m pe l

rz2

d1 ⋅ π d Ni ⋅ π − 4 4 2

AN =

Nied erha lte r

(6.26)

Matrize

Na pf

d z2

Abbildung 6-57:

6.3.1.4

rz 2 2

Geometrische Beschaffenheit beim Niederhalter im Weiterzug

Gesamtkraft

Ziehkraft

Fz1 = 5 ⋅ d1 ⋅ s0 ⋅ k fm1 ⋅ (ln β 1−c)

(6.27)

1 Fzn = ⋅ Fn−1 + 5 ⋅ d n ⋅ s0 ⋅ k fmn ⋅ (ln β n−c) 2 Schneidkraft

(6.28)

FS = AS ⋅ τ aB FS = l ⋅ s ⋅ τ aB

Niederhaltekraft

(6.29)

FN = p ⋅ AN

- 131 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.3.1.5

Zieharbeit

Wz = ( Fz1 + FN 1 ) ⋅ h ⋅ k w

(6.28)

Wges = (Ws + Wz ) ⋅ 1,2

(6.29)

Zieharbeit

[Nm]

Wges

Geasmte Umformarbeit

[Nm]

Schneidarbeit

[Nm]

Fz1

Ziehkraft Stufe 1

[N]

FN1

Niederhaltekraft Stufe 1

[N]

Korrekturbeiwert

[-]

Höhe des Napfes

[mm]

Schnittkraft

[N]

(2 ... 2,5)s

[mm]

(0,3 ... 0,5)

[-]

Blechdicke

[mm]

Abbildung 6-58:

Korrekturbeiwert kw

Aus der Tabelle 6-13 dargestellten Auslegung eines Normteiles (Arbeitsvermögen / erforderliche Kräfte) kann das erforderliche Gesamtarbeitsvermögen bestimmt werden. Diese Daten basieren auf Erfahrungen eines Kunden der Firma Raster-Zeulenroda.

- 132 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Schneiden

Ziehen

Blechhalten

Geradeschlagen

[kN]

[Nm]

[kN] [Nm]

183

73,2

1900

1850

88,5

4300

10,4

630

Bedienungsanweisung Stufenumformautomat Paust 100.3 Werkstoff mit einer Festigkeit von Stufe Arbeitsgang Rm = 455 N/mm2

4750

5,6

430

5040

3,2

290

[kN]

0,8

Ausschneiden

200

Vorziehen 131

Nachziehen

109

Nachziehen

Fertigziehen

Geradeschlagen

127,5

(Ritzen)

Beschneiden

Lochen

63,5

∑W

140

[Nm]

15990

3200

Das erforderliche Gesamtarbeitsvermögen für das Normteil ist: W erf = 19.330 Nm Tabelle 6-13:

Beispiel Arbeitsvermögen - 133 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.4 Maßliche Auslegung der Ziehstufen nach dem Baird-Prinzip In den ersten Ziehstufen, muss aufgrund der hohen tangentialen Druckspannungen und der daraus resultierenden Faltenbildung ein Niederhalter verwendet werden. Reduziert sich das Verhältnis des Ausgangsdurchmesser zur Blechdicke auf einen Wert, der kleiner als 25 bis 40 ist, so kann der Niederhalter durch einen Abstreifer ersetzt werden. Die Abbildung 6-59 zeigt den allgemeinen Aufbau des Werkzeuges mit Niederhalter. Ab einem Stempeldurchmesser von mehr als 19 mm sollte dieser im Stempelhalter verschraubt werden.

a.) Abbildung 6-59:

b.) a) geschraubter Stempel mit Niederhalter b) geklemmter Stempel mit Abstreifhülse

- 134 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

In Abbildung 6-59b ist eine allgemeine Ziehstufe mit Abstreifhülse zu sehen. Hierbei wird, da der Stempeldurchmesser kleiner als 19-20 mm ist, und somit nicht ausreichend Platz für eine Gewindebefestigung existiert, eine Stempelklemmung verwendet.

Die Abstreiferhülsen haben die Aufgabe, bei der Aufwärtsbewegung des Stempels den Napf vom Stempel abzustreifen und ihn auf der Transferebene zu positionieren.

6.4.1 Maße für die Pressentypen Paust Maß

Pressentyp (Paust)

Paust 32.4

Paust 100.3

76,2 mm

107,3 mm

66,6 mm

87,27 mm

19 mm (richtet sich nach HM-Rohlingen)

19 / 25 mm (richtet sich nach HM-Rohlingen)

B-C

B–C

66,65 mm

98,4 mm

30 / 38 / 48 mm

38 / 48 / 60 mm

(Ca. Ziehmatrizendurchmesser) - (0,1; 0,5 mm); max. ∅ (Ca. Ziehmatrizendurchmesser) - (0,1... 0,5 mm); max. ∅ 55,5 31,5 mm

G + 6 mm

G + 7 mm

(Ca. Ziehmatrizen-∅) +(1; 2 mm)

(Ca Ziehmatrizen-∅) +(1; 2 mm)

M + N - C (auf 0,5 mm runden)

Höhe des Matrizenradius oder Höhe (Einzugschräge + Höhe

des

Matrizenradius

oder

Höhe

Matrizenradius)

Theoretische Ziehtiefe aus Volumenkonstanz

Gewählter Stempel-∅

(Stempel-∅) + 0,08 mm

(Stempel-∅ der vorherigen Stufe) - 0,18 mm

∅ 15,875 mm / ∅ 19,05 mm

Zur Zeit nur geschraubte Version

(Stempel-∅) + 1 mm (auf 0,5 mm gerundet)

50 mm

60 mm (55 mm)

40 mm

45 mm (50 mm)

57 mm

75 mm

(Einzugschräge

W + 5 mm +11 mm -(Gesamthöhe Ziehteil) - ca.3,5 mm W + 9,4 mm +16,4 mm -(Gesamthöhe Ziehteil) - ca.3,5 mm (Freiraum)

(Freiraum)

38 mm

Zur Zeit nur geschraubte Version

64,5 mm (mit Niederhalter); 66,7 mm (ohne Niederhalter)

87,2 mm

7 mm (bei Version mit Bund)

8 mm (bei Version mit Bund)

N + M + A + (25,4 mm oder Y)

N + M + A + 25,4 mm

4 mm

5 mm

67 mm

101,6 mm

50 mm

69 mm

38,1 mm

57,1 mm

15,875 / 19,05 / 22,225 mm

25,4 mm

Tabelle 6-14:

Maße - Standard - (Allgemeiner Aufbau der Paust-Pressen) - 135 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.4.2 Maße für die Pressentypen Baird / UTZ Maß

Pressentyp

UTZ- 2-fach-fallend

Baird 4-44

76,2 mm

66,6 mm

19 mm (richtet sich nach HM-Rohlingen)

B–C

33 mm (Matrizenhalter entfällt)

66,65 mm

30 mm

30 / 38 / 48 mm

(Ca. Ziehmatrizendurchmesser) - (0,1; 0,5 mm); max. ∅ (Ca. Ziehmatrizendurchmesser) - (0,1... 0,5 mm); max. ∅ 31,5 31,5 mm

G + 6 mm

G + 7 mm

(Ca. Ziehmatrizen-∅) +(1; 2 mm)

M + N - C (auf 0,5 mm runden)

Höhe des Matrizenradius oder Höhe (Einzugschräge + Höhe

des

Matrizenradius

oder

Höhe

(Einzugschräge

Matrizenradius)

Theoretische Ziehtiefe aus Volumenkonstanz

Gewählter Stempel-∅

(Stempel-∅) + 0,08 mm

(Stempel-∅ der vorherigen Stufe) - 0,18 mm

∅ 15,875 mm / ∅ 19,05 mm (Stufe 4,5,6,7,19,20,21,22)

∅ 15,875 mm / ∅ 19,05 mm

(Stempel-∅) + 1 mm (auf 0,5 mm gerundet)

30 mm

50 mm

20 mm

40 mm

57 mm

W + 15 mm -(Gesamthöhe Ziehteil) - ca.3,5 mm (Freiraum)

W + 5 mm +11 mm -(Gesamthöhe Ziehteil) - ca.3,5 mm (Freiraum)

45 mm

38 mm

64,5 mm (mit Niederhalter); 66,7 mm (ohne Niederhalter)

7 mm (bei Version mit Bund)

N + M + A + (25,4 mm oder Y)

4 mm

67 mm

33 mm

50 mm

24,5 mm

38,1 mm

Nur geklemmte Version

15,875 mm / 19,05 mm / 22,225 mm

Tabelle 6-15:

- Standard - (Allgemeiner Aufbau der Pressen Baird / UTZ)

6.5 Scherschneiden mit Schneidwerkzeug Scherschneiden ist das Zerteilen von Werkstücken zwischen zwei Schneiden, die sich aneinander vorbeibewegen. Der Werkstoff wird dabei abgeschert.

- 136 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Beim Geschlossenen-Schneiden ist nach dem Arbeitsgang die Schnittlinie des bearbeiten Werkstückes in sich geschlossen, z.B. kreisförmig oder rechteckig. Das Zerteilen erfolgt mittels Schneidstempeln und Schneidplatten. Beim Schneiden wird der Werkstoff durch den eindringenden Stempel zunächst gestaucht. Dabei wird der Werkstoff zur Schneidfläche des Stempels hin eingezogen; es entstehen Einziehrundungen, deren Größe vom Werkstoff, der Blechdicke und dem Schneidspalt abhängt. Nach Überschreiten der Fließgrenze reißt er an den Schnittflächen auseinander.

Zwischen Stempel und Schneidplatte muss ein Schneidspalt vorhanden sein. Die Größe des Schneidspaltes hängt von der Blechdicke, der Scherfestigkeit des Bleches, der geforderten Standmenge und der Qualität der Scherfläche ab. In der Regel beträgt der Schneidspalt 0,5% bis 5% der Blechdicke. Ob die richtige Größe des Schneidspaltes eingehalten wurde, erkennt man an der Schnittfläche. Ist sie rau und brüchig und zeigt sich ein starker Grat, ist der Schneidspalt zu groß.

6.5.1 VDI 3367 (Steg- und Randbreiten) In der VDI-Richtlinie sind die Steg-, Rand-, Seitenschneiderbreite für die Metallbearbeitung aufgezeigt. b [mm] i [mm] le [mm] la [mm] a [mm] e [mm] v [mm ]

Abbildung 6-60:

Streifenbreite Seitenschneiderbreite Steglänge Randlänge Randbreite Stegbreite Vorschub

Steg-, Rand-, Seitenschneiderbreite für die Metallbearbeitung

- 137 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-61:

Stegbreite bei B채ndern nach VDI 3367

Abbildung 6-62:

Randbreiten bei B채ndern nach VDI 3367

- 138 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Streifen- Steglänge oder Stegbreite breite Randlänge, Randbreite b in mm größeres Maß e, a in mm le, la in mm bis 10 oder e runde Teile a 11 bis 50 e a bis 100 51 bis 100 e a über 100 e a Seitenschneiderbreite i bis 10 oder e runde Teile a über 11 bis 50 e 100 a bis 51 bis 100 e 200 a über 100 e a Seitenschneiderbreite i

Tabelle 6-16:

Werkstoffdicke s in mm

0,1 0,8 1,0 1,6 1,9 1,8 2,2 2,0 2,4 1,5 0,9 1,2 1,8 2,2 2,0 2,4 2,2 2,7 1,5

0,3 0,8 0,9 1,2 1,5 1,4 1,7 1,6 1,9 1,5 1,0 1,1 1,4 1,7 1,6 1,9 1,8 2,2 1,5

0,5 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,2 1,2 1,5 1,5 1,0 1,1 1,0 1,2 1,2 1,5 1,4 1,7 1,5

0,75 0,9 0,9 1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 1,4 1,5 1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 1,4 1,6 1,6 1,5

1 1,0 1,0 1,1 1,1 1,3 1,3 1,5 1,5 1,5 1,1 1,1 1,3 1,3 1,5 1,5 1,7 1,7 1,8

1,25 1,2 1,2 1,4 1,4 1,6 1,6 1,8 1,8 1,8 1,3 1,3 1,6 1,6 1,8 1,8 2,0 2,0 2,0

1,5 1,3 1,3 1,4 1,4 1,6 1,6 1,8 1,8 2,2 1,4 1,4 1,6 1,6 1,8 1,8 2,0 2,0 2,5

1,75 1,5 1,5 1,6 1,6 1,8 1,8 2,0 2,0 2,5 1,6 1,6 1,8 1,8 2,0 2,0 2,2 2,2 3,0

2 1,6 1,6 1,7 1,7 1,9 1,9 2,1 2,1 3,0 1,7 1,7 1,9 1,9 2,1 2,1 2,3 2,3 3,5

2,25 1,9 1,9 2,0 2,0 2,2 2,2 2,4 2,4 3,5 2,0 2,0 2,2 2,2 2,4 2,4 2,6 2,6 4,0

3 2,1 2,1 2,3 2,3 2,5 2,5 2,7 2,7 4,5 2,3 2,3 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 5,0

Randbreiten und Stegbreiten bei Bändern nach VDI 3367

6.5.2 VDI 3368 (Schneidspalt us) Durchbruch mit Freiwinkel S in mm

τaB inN/mm

Bis 250

Durchbruch ohne Freiwinkel

0,1

0,4

0,7

0,9

1,5

2,5

3,5

4,5

0,1

0,4

0,7

0,9

1,5

2,5

3,5

4,5

bis

0,3

0,6

0,8

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,3

0,6

0,8

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,05

0,07

0,003

0,1

0,14

0,01

0,015

0,02

0,03

0,04

bis

0,015

0,025

0,03

0,05

0,08

bis

0,06

0,08

0,009

0,12

0,16

0,002 bis 0,005

250 bis 400

0,003 bis

0,015

0,02

0,03

0,008

400 bis 600

0,004 bis

0,02

0,03

0,04

0,011

Über 600

0,005 bis 0,015

Tabelle 6-17:

0,025

0,04

0,05

0,04

0,06

0,08

0,11

0,004

bis

0,05

0,07

0,09

0,13

0,012

0,05

0,09

0,11

0,15

0,005

bis

0,07

0,1

0,13

0,17

0,015

0,07

0,11

0,15

0,19

0,006

bis

0,09

0,13

0,17

0,21

0,018

0,02

0,025

0,03

0,04

0,05

0,04

0,05

0,06

0,1

0,14

0,18

bis

0,08

0,12

0,16

0,2

0,08

0,13

0,18

0,22

bis

0,1

0,15

0,20

0,25

0,09

0,15

0,21

0,27

bis

0,12

0,18

0,24

0,30

Schneidspalt us in mm abhängig von der Blechdicke s und Werkstoffscherfestigkeit

- 139 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.5.3 Stanzgitterauslegung Die Zuführung des Bandes kann auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen: •

linear Vorschub

•

oszillierender Vorschub

Beim linearen Vorschub erfolgt der Transport des Bandes in zwei Ebenen. In Bandrichtung, auch x-Vorschub genannt, und 90° versetzt zum x-Vorschub (y-Vorschub).

Abbildung 6-63:

Linear Vorschub

Beim oszillierenden Vorschub wird das Band um einen feststehenden Drehpunkt außerhalb des Werkzeuges gedreht und über den Walzenvorschub nach vorne geschoben. Stempel Band

Napf

Walzenvorschub

Drehpunkt des Bandes

- 140 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-64:

Oszillierender Vorschub

Die maximale Materialausnutzung wird bei 30째 und maximaler Schnittanzahl erreicht. Die Schnittanzahl wird begrenzt durch die Abmessungen innerhalb der Maschine und die Werkzeugabmessungen.

Abbildung 6-65:

Stanzgitterauslegung

- 141 -

Bandbreite

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-66:

Stanzgitterauslegung

In Abbildung 6-67 ist die Ersparnis in % bei unterschiedlichen Stanzgitterauslegungen aufgezeigt. Bei einer Änderung der Bandbreite von 1-fach auf 2-fach schneidend, kann ca. 8% Material eingespart werden. Eine weitere Änderung dieser Bandbreite von 2-fach auf 3-fach schneidend erspart ca. weitere 3%.

Abbildung 6-67:

Ersparnis bei unterschiedlichen Stanzgitterausführungen - 142 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Aus Abbildung 6-67 wird ersichtlich, dass eine Änderung der Bandbreite von 6-fach auf 7fach schneidend weniger als 0,3% Materialeinsparung einbringt. Ebenfalls ist es, aufgrund der Werkzeugauslegung nicht sinnvoll, Bandbreiten zu wählen, die durch die Einbaugröße und der Vorschubbewegung, soviel Platz innerhalb des Werkzeuges benötigen, dass die Anzahl der Werkzeugstellen verringert werden. Die Abbildung 6-68 zeigt ein einfach fallendes Werkzeug, das mit 6-fach schneidendem Schnittwerkzeug ausgelegt ist. Die drei nachfolgenden Stufen sind als Dummy-Stufen ausgeführt. In diesen Stufen können keine Zieh-, Präge- oder Lochoperationen durchgeführt werden. Die Transferfinger (18) befördern den in der ersten Stufe gezogenen Napf (unterhalb von der Bandeinlaufebene) in die folgenden Stufen.

Dummy Matrize

Transferfinger

Matrizenhalter 1.Stufe

Seitenplatte 1.Stufe

Distanzstück

Abstreifplatte 1.Stufe

Rocker

Ziehmatrize 1.Stufe

Schneidmatrizenhalter

Schneidmatrize

Ziehstempel

Schneidstempel 1.Stufe

Halter f. Pos. 28

Ziehstange

Aufn. f. Stellschraube

Stellschraube 1.Stufe

Stempelhalter

Stempelschaft

Stempelkopf

Matrizenhalter

Ziehmatrize

Auswerfer

Distanzring

Distanzstück

Niederhalter

Abbildung 6-68:

Reduzierung der Ziehstufen bei Verwendung großer Bandbreiten

- 143 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Um große Bandbreiten verwenden zu können - bei hoher Ausbringung an Teilen durch Einsatz von zweifachfallenden Werkzeugen - kann, wie in Abbildung 6-68 aufgezeigt, auf ein Platinenschnittwerkzeug unmittelbar vor der zweiten Werkzeugreihe verzichtet werden, indem man für die zweite Werkzeugreihe die vorgezogenen Näpfe in Schienen geführt von der ersten Schnittstufe zuführt. Bei einer derartigen Auslegung des Werkzeuges kann auf ein zweites Schnittwerkzeug und somit auf den hierzu benötigten Einbauraum mit dem verbundenem Wegfall von Stufen verzichtet werden. Die Abbildung 6-69 zeigt die Draufsicht eines zweifachfallenden Werkzeuges einer Baird 4C-44 Presse. Die Bandbreite ist 4- fach schneidend ausgelegt. Ein Schnittwerkzeug schneidet die beiden rechten Platinen für die zweite Werkzeugreihe aus dem Band, ein weiteres Schnittwerkzeug schneidet die Platinen für die erste Werkzeugreihe. Jede der beiden Werkzeugreihen bestehen aus 5 Ziehoperationen incl. der Stufe „ Fertigteil abtransportieren“.

Transfernocke

Abbildung 6-69:

Beispiel für eine Optimierung der Bandbreitenausnutzung (Draufsicht)

Die Abbildung 6-70zeigt das unter Abbildung 6-69 beschrieben Werkzeug ohne Transfersystem, Matrizen, Stempeln Matrizenschüben usw.

- 144 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-70:

Beispiel für eine Optimierung der Bandbreitenausnutzung (3D-Ansicht)

Im Vergleich zur Näpfchenzuführung für die zweite Werkzeugstelle ist es üblich, die Platinen

aus

zwei

Bänder

direkt

vor

der

Werkzeugreihe

schneiden

(siehe Abbildung 6-70).

Abbildung 6-71:

Beispiel für eine Optimierung der Bandbreitenausnutzung ( Zwei Bandeinläufe) - 145 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sich bei dieser Auslegung der Schnittwerkzeuge die Anzahl der nutzbaren Werkzeugstellen verringert. Verwendung findet das Verfahren bei dünnwandigen Teilen mit geringem Platinen bzw. Rondendurchmesser. Für diese Produkte können die Transferabstände gering ausgelegt werden. Dies erhöht die Gesamtstufenanzahl. Bei der Produktion von dünnwandigen Teilen wird, wie in Kapitel 6.3 beschrieben, weniger Umformkraft und Umformarbeit benötigt. Somit besteht bei diesen Tiefziehteilen die Möglichkeit, ohne die Maschine zu überlasten, das Werkzeug auf der Stufenpresse 2-fach fallend auszuführen.

6.6 Blechdurchzüge Blechdurchzüge werden benötigt, um eine geforderte Gewindehöhe, die dicker als die Blechdicke ist, zu erreichen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Durchzügen an z.B. Ventilbuchsen / Druckreglerbuchsen für Benzineinspritzleisten. Bei diesem Anwendungsfall wird nach dem Kragenziehen kein Gewinde geschnitten.

Beispiel in Abbildung 6-72 wird die Vorgehensweise zur Herstellung eines Durchzuges (Kragen) deutlich.

Ziehen Abbildung 6-72:

Lochen

Durchziehen

Blechdurchzüge

Nach dem Ziehen erfolgt das Lochen des Bodens. Hierbei wird, wie in Kapitel 6.2 beschrieben, über die Volumenkonstanz die Größe der Lochung bestimmt. Ein zu klein gewählter Durchmesser führt zu Aufreißungen am Durchzugsende. Bei einem zu groß gewähltem Durchmesser wird das geforderte Höhenmaß des Durchzuges nicht erreicht. Um das Höhenmaß des Durchzuges nach dem Lochen genau einzustellen und die Oberfläche zu verbessern, kann nach dem Arbeitsgang Durchziehen ein weiterer Arbeitsgang – das Kalibrieren der Durchzugslänge – erfolgen. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das schon in eine Richtung vorverformete Material, nicht in eine andere Richtung umgeformt werden kann und so bei zu großem Zurückstauchen, am Schaftbereich des Durchzuges Falten entstehen können. - 146 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Eine weitere Möglichkeit den Durchzug mit einer geraden Kante herzustellen beschreibt die Abbildung 6-73. Hierbei entfällt der Arbeitsgang Durchziehen. Folglich ist in der letzten Stufe der Schaftbereich nicht in gleicher Weise umgeformt wie bei der herkömmlichen Vorgehensweise (Ziehen / Lochen / Durchziehen). Beim Tiefziehen / Lochen / Durchziehen kommt es zu einer Kaltverfestigung im Bodenradienbereich und führt zu einer Einschnürung beim Durchziehen (siehe Abbildung 6-72). Dieser Defekt kann beim Lochen mit den Stufen Ziehen / Lochen weitgehend vermieden werden.

Abbildung 6-73:

Durchzüge ohne Vorverformung des Schaftbereiches (Ritzen) Für die Herstellung von Gewindekragen – auch Gewindewarzen genannt – gibt es zwei voneinander verschiedene Verfahren. Einmal wird nach Abbildung 6-74 vorgelocht, oder es wirkt nach Abbildung 6-76 der Stechstempel selbst

als

Schneidstempel.

Nach

dem

Verfahren in Abbildung 6-74 wird das Blech der Dicke s mit einem geringeren Durchmesser d1 zunächst vorgelocht.

Abbildung 6-74:

Ziehen eines Rundbördels mit Vorloch an Blechteilen - 147 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Vorlochdurchmesser

d1 = 0,45 ⋅ d 2

(6.4.1)

Matrizendurchmesser

d 4 = d 2 + 1,3 ⋅ s

(6.4.2)

Kragenhöhe h h = c⋅s⋅

(d (d

2 4 2 4

− d12 − d 22

) )

Abbildung 6-75:

c Korrekturbeiwert (Abbildung 6-75)

(6.4.3)

Korrekturfaktor c zur Ermittlung der Kragenhöhe h

Ziehspalt uz =

(d 4 − d 2 )

(6.4.4)

- 148 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Randbedingungen

Außenwand verläuft zylindrisch bei 2⋅s > 2,0 (d1 − d 2 )

(6.4.5)

Außenwand verläuft kegelig bei 2⋅s < 2,0 (d 4 − d 2 )

(6.4.6)

Kragen platz 2⋅s > 2,5 (d 4 − d 2 )

(6.4.7)

Die Stempelformen für Blechdurchzüge ohne Vorlochen weichen von der Form (mit Vorlochen) nach in Abbildung 6-74 und Abbildung 6-76 gezeigten Darstellungen voneinander ab. Die Durchmesser d1-d4 haben jedoch die gleichen Abmessungen wie beim Verfahren mit Vorlochen.

Abbildung 6-76:

Stechstempel für Blechdurchzüge (ohne Vorlochen)

- 149 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

6.7 Komplexe rotationssymmetrische Umformteile in einem Arbeitsgang herstellen Rotationssymmetrische Hohlblechteile mit hohen Stückzahlen sollten, wenn möglich in einem Produktionsvorgang hergestellt werden. Seitliche Lochungen, Innen- oder Außenverzahnungen oder ähnliche Vorgänge lassen sich in einem Arbeitsschritt, während des Schließvorganges eines Umformwerkzeugs auf Transfer- oder Stufenpressen fertigen.

Bei der Fertigung von Innen- oder Außenverzahnungen wird beim Schließen des Werkzeuges

die

translatorische

Schließbewegung

Werkzeugunterteil

mittels

Zahnstangen und -rädern in eine drehende Bewegung von Formrollen mit dem gewünschten Profil umgesetzt. Dies wird auf das Blechteil übertragen. Gesonderte Antriebe der Formrollen im Umformwerkzeug sind dabei nicht erforderlich.

Die

Formrollen

sind

Werkzeugunterteil

drehbar

angebracht.

im Die

herunterfahrende Werkzeugkomponente dient

als

Stempel

und

formt

das

Werkstück während des Schließens. Eine zusätzliche aufwendige Steuerung der einzelnen Formrollen ist hierzu nicht erforderlich.

Abbildung 6-77:

Runde Hohlblechteile mit verschiedenen Profilen sind in einem Arbeitsgang herzustellen

Ein weiteres Beispiel für zusätzliche Operationen die innerhalb der Transfer- oder Stufenpresse ausgeführt werden zeigt die Abbildung 6-78. Hierin ist dargestellt, wie über ein Keiltrieb-Lochwerkzeug Lochungen in ein Blechumformteil eingebracht werden.

- 150 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 6-78:

Keiltrieb- Lochwerkzeug

Die Herstellung von Gewindeeinsätzen von Lampenfassungen zeigt die Abbildung 6-79. Hierbei wird das Werkstück w auf einen feststehenden Aufnahmedorn a, der das innere Gewindeprofil aufweist, aufgeschoben. Vom Oberteil aus wird mittels eines Keiles k die Rolle b angestoßen, die auf dem Schwenkarm c angebracht ist. Dieser Schwenkarm c wird auf der drehbaren Büchse e mittels zweier Nutmuttern d befestigt. Diese Büchse trägt weiterhin ein Stirnrad f, das über ein Kugellager h gegen die Grundplatte g abgestützt wird. Durch die große Bohrung in der Büchse e fällt in der letzten Position das fertige Werkstück w nach unten durch.

Abbildung 6-79:

Gewinderollantrieb zur Herstellung von Gewinden an Lampenfassungen

Das Zahnrad f dreht sich um die Büchse e, wird vom gestrichelt angedeuteten Antriebsrad

i in Drehung versetzt und steht mit einem weiteren Zahnrad l im Eingriff, das mit einer Gewinderolle m verbunden ist. Die Rolle m ist also dauernd in Bewegung. Nur wenn der - 151 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Keil k gegen die Rolle b drückt, wird die dauernd bewegte Rolle m gegen das Werkstück w angedrückt., wobei dem Gewindeprofil des Bolzens a entsprechend in das Werkstück das Gewinde eingerollt wird. Hierbei dreht sich von selbst das Werkstück nach oben aus der Dornaufnahme

heraus,

wird

beim

nächsten

Greifervorschub

erfasst,

eine

Werkzeugteilung weiter geschwenkt, so dass es beim Lösen der Spannvorrichtung durch die Büchse e nach unten durchfällt.

In den meisten Fällen sind Werkzeuge für Transferpressen einfacher als Folgewerkzeuge, da die Werkstücke nicht im Band gehalten werden müssen. Einige der nachfolgend gezeigten Anwendungen können nur in Transferpressen realisiert werden. Die Bearbeitung kann in jeder beliebigen Station erfolgen – nicht unbedingt in der letzten – da die Werkstücke wieder in die Greifer zurückgeführt und in die nächste Station transportiert werden.

Der Flansch wird um 90° umgelegt.

Abbildung 6-80:

Flansch umlegen Formen eines Flansches durch Stauchen einer geraden Hülse

Abbildung 6-81:

Stauchen - 152 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Hin-

und

herlaufende

Schlitten

sicken

oder

bördeln

Werkstücke mit oder ohne Dorn.

Abbildung 6-82:

Sicken / Bördeln Werkstücke werden in drehbar gelagerten Greifern gehalten. Die Achsen dieser Greifer sind mit Ritzel versehen, das in eine Zahnstange greift. Durch die Bewegung

des

Transferschlittens

wird

Drehbewegung der Ritzel/Greifer gesteuert.

Abbildung 6-83:

Wenden

- 153 -

die

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Die zweiteilige Matrize wird durch das nach unten fahrende Oberwerkzeug geschlossen. Der untere Teil des Stempels ist mit einem synthetischen Gummi versehen, der sich durch den Stempeldruck verformt und den Hohlraum in der Matrize ausfüllt, wobei das Werkstück verformt wird. Die Matrize öffnet sich

wieder,

hochfährt,

wenn

und

das

Oberwerkzeug

Werkstück

wird

ausgestoßen. Abbildung 6-84:

Gummi pressen (In einer Station) Die

sich

hin-

und

herbewegende

Gewinderolle (TW) wird über Zahn-räder vom Gewindedorn (M) aus an-getrieben, der seinerseits mittels Kette angetrieben wird. Das Werk-stück wird durch den Ausstoßer auf

den

Gewindedorn

Gewinderolle

wird

geschoben,

zugestellt,

rollt

die das

Gewinde und fährt wieder zurück. Das Werkstück wird vom Dorn abgestreift und wieder in die Greifer befördert. Abbildung 6-85:

Gewinderollen (in einer Station) Das gewendete Werkstück wird in die Matrize über einen festen Bolzen gebracht. Die Matrize mit Schnittstempel bewegt sich seitwärts gegen den Bolzen. Dabei wird das Werkstück erst gelocht und der Rand des Loches dann gezogen.

Abbildung 6-86:

Seitliches Lochen und Ziehen - 154 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Schnittstempel und Matrize sind beide im Unter- oder Oberwerkzeug montiert, wodurch ein einwandfreies Ausrichten gewährleistet ist. Der Schnittstempel wird durch die Auf- und Abwärtsbewegung des Oberwerkzeuges betätigt, der Stanzabfall weggeblasen. Als Alternative kann das Werkstück vor dem seitlichen Stanzen gewendet werden. Der Stanzabfall fällt dann durch den unteren Auswerfer nach unten.

Abbildung 6-87:

Seitliches Lochen Der Flansch kann aufgerichtet werden, indem das Werkstück durch eine Matrize gedrückt wird.

Abbildung 6-88:

Flansch formen

- 155 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Zuerst wird die drehbar gelagerte Rückzugsnocke in die obere Öffnung des Rückzugsnocke

Keil-Stempel

Rohrstückes gefahren.

Jetzt schiebt der gesteuerte Keil in die untere Öffnung. Formmatrize Der Keilstempel schneidet die Ausklinkung einseitig aus und biegt im Anschluß den Kragen.

Schneidmatrize

Keil

Abbildung 6-89:

Durchzug von Innen

7 Werkstoffe 7.1 Edelstähle Es gibt Metalle UND Legierungen, die sich durch die Bildung stabiler, fest haftender oxidischer Deckschichten selbst schützen (z.B. Zink). Vor mehr als 80 Jahren wurde entdeckt,

dass

Chromgehalte

einer

bestimmten

Korrosionsbeständigkeit ganz wesentlich verbessern.

- 156 -

Höhe

Stahl,

dessen

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Abbildung 7-1:

Korrosion von Chromstählen in Industrieluft

Die Legierungselemente, deren bedeutendste das Chrom ist, nehmen nicht nur direkt Einfluss auf die Eigenschaften nichtrostender Stähle, sondern bestimmen darüber hinaus auch in unterschiedlicher Weise den Gefügeaufbau, durch den die Gebrauchs- und Verarbeitungseigenschaften ebenfalls festgelegt werden.

Vom nichtlegiertem reinem Eisen sind zwei Gitterformen, der kubisch-raumzentrierte Ferritkristall (α-Eisen) und bei höheren Temperaturen (> 911°C) der kubischflächenzentrierte Austenitkristall (γ-Eisen) bekannt.

Der gleiche Gitteraufbau ist im thermodynamischen Gleichgewicht auch bei nichtrostenden Stählen wiederzufinden. Nur ist die Lage der Beständigkeitsräume durch den Einfluß der Legierungselemente verschieben.

Durch Wärmebehandeln gelingt es, weitere Gefügezustände einzustellen, die nicht dem Gleichgewichtszustand bei Anwendungstemperatur entsprechen wie z.B. Martensit.

- 157 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

a. Stahl 1.4511 mit ferritischem Gefüge b. Stahl 1.4313 mit martensitischem Gefüge c. Stahl 1.4301 mit austenitischem Gefüge d. Stahl 1.4511 mit feritisch-austenitischem Gefüge Abbildung 7-2:

Beispiele für typische Gefügeausbildungen bei verschiedenen Stahlsorten

7.1.1 Ferritische Stähle Ferritische Stähle mit Chromgehalten ab 11% bieten in feuchter Umgebung bereits ausreichend Schutz gegen Rostbefall. Im Automobilbau hat sich für Abgasanlagen der ferritische Stahl X6CrTi12 (1.4512) bewährt. Er wird in großen Mengen für die Rohre und die Katalysatorgehäuse verwendet. Er besitzt zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit bei den herrschenden Betriebstemperaturen. Für anspruchsvolle Gegenstände werden

- 158 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

Stähle mit höheren Chromgehalten bis 17% eingesetzt, von denen der X6Cr17 (1.4016) den bei weitem größten Anteil einnimmt.

Diese Stähle sind streng genommen nicht rein ferritisch, durch Wärmebehandeln wird jedoch eine ferritische Grundstuktur mit Carbidausscheidungen eingestellt. Werkstoff-Nr.

Rp0,2

Name

[N/mm2]

(quer) [%]

1.4000

≥ 250

400-600

≥ 15

≥ 250

400-600

≥ 16

≥ 320

450-600

≥ 20

≥ 270

450-600

≥ 20

≥ 290

420-600

≥ 25

≥ 280

430-600

≥ 20

≥ 260

450-600

≥20

≥ 220

390-560

≥ 20

X6Cr13 1.4002 X6CrAl13 1.4003 X2Cr11 1.4016 X6Cr17 1.4509 X6CrTiNb18 1.4510 X6CrNb17 1.4511 X6CrNb17 1.4512 X6CrTi12 Tabelle 7-1: Kennzeichnende Eigenschaften einiger ferritischer Stähle

7.1.2 Martensitische Stähle Die Gebrauchseigenschaften der martensitischen Stähle, die sich vor allen anderen Gruppen

der

nichtrostenden

Stähle

durch

höhere

Härte-

und

Festigkeitswerte

unterscheiden, hängen sehr stark von dem durch eine Wärmebehandlung eingestellten Gefügezustand ab und lassen sich daher in einem weitem Maß verändern.

- 159 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

7.1.3 Austenitische Stähle Die austenitischen Stähle, die mengenmäßig mit dem größten Abteil am Verbrauch nichtrostender Stähle beteiligt sind, werden mit unterschiedlichem Legierungsaufbau hergestellt. Sie werden aufgrund ihrer guten Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften in allen Bereichen der modernen Technik und des täglichen Lebens eingesetzt. . Sie haben mit 200 - 300 N/mm2 von Sonderstählen abgesehen eine relativ geringe 0,2-Grenze, besitzen aber mit rund 50% Bruchdehnungswerte, die doppelt so hoch sind wie bei den Ferriten. Werkstoff-Nr.

Rp0,2

Name

[N/mm2]

(quer)

(ISO-V,quer)

[%]

J [%]

1.4301

≥ 195

500-600

≥ 40

≥ 55

≥ 180

460-680

≥ 40

≥ 55

≥ 270

550-760

≥ 35

≥ 55

≥ 205

500-710

≥ 40

≥ 55

≥ 295

580-800

≥ 35

≥ 55

≥ 285

580-800

≥ 35

≥ 55

≥ 205

500-730

≥ 35

≥ 55

≥ 215

500-730

≥ 35

≥ 55

X5CrNi1810 1.4306 X2CrNi1911 1.4311 X2CrNiN1810 1.4401 X5CrNiMo17122 1.4429 X2CrNiMoN17133 1.4439 X2CrNiMoN15135 1.4541 X6CrNiTi1810 1.4571 X6CrNiMoTi17122 Tabelle 7-2: Kennzeichnende Eigenschaften einiger austenitischer Stähle Eine weitere Möglichkeit, die Dehngrenze und Festigkeiten zu erhöhen, besteht durch die Verfestigung des Mischkristalls, sowohl durch Substitution als auch durch Einlagerung.

- 160 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

7.1.4 Ferritisch-austenitische Stähle Die Eigenschaften der ferritisch-austenischen Stählen werden wesentlich von den Mengenverhältnis der beiden Hauptgefügebestandteilen und deren Zusammensetzung bestimmt. Eine Wärmebehandlung hat bei den austenitischen Stählen das Ziel, unerwünschte Phasen aufzulösen, ist aber gleichzeitig ein Mittel, eine ausgewogene Verteilung von Ferrit/Austenit, rd. 50/50 %, einzustellen.

Es hat eine Reihe von Entwicklungen ferritisch- austenitischer Stähle, auch DUPLEXStähle genannt, in der Vergangenheit gegeben, von denen mittlerweile eine Güte aufgrund eines ausgewogenen Eigenschaftsspektrum große Bedeutung im Anlagenbau erlangt hat.

7.1.5 Normung der nichtrostenden Stähle Zur Zeit angewendete Normen Für warmgewalzte Produkte

DIN 17 440

Für kaltgewalzte Bänder

DIN 17 441

Nichtrostende Walz- und Schmiedestähle

SEW 400

In Frankreich

NFA 35-573 NFA 35-574 NFA 36-209

In England

BS 1449 Part 2 BS 1503 Part 1 und 3 BS 970 Part 1

Im Jahre 1995 wurden eine einheitliche europäische Norm verabschiedet.

EN 10088 20 ferritische

Sie umfasst:

20 martensitische und aushärtende Stähle 37 austenitische Sowie

6 austenitisch- ferritische Stähle - 161 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

7.1.6 Oberflächen von nichtrostenden Stählen Die Tabelle 7-3 zeigt einen Vergleich der Ausführungen und Oberflächenbeschaffenheiten von nichtrostenden Stählen nach EN 10088 Teil 2 und 3 und DIN 17440/41. EN 10088

Ausführungsart

Kurz-

Oberflächenbe-

Erzeugnisform

DIN

schaffenheit

17440/41 Flach-

Zeichen

Draht

Stab-

Schmie

Halb-

erzeug-

stahl

de-

zeug

nisse

Profile

Stücke

Kurzzeichen

Warmumgeformt, nicht 1U

wärmebehandelt, nicht

Walzzunder

b oder Ic

Zunderfrei

c1 oder IIa

Zunderfrei

c2 oder IIa

metallisch sauber

entzundert Warmgeformt, 1C

wärmebehandelt, nicht entzundert Warmgeformt,

wärmebehandelt mechanisch entzundert Warmgeformt,

wärmebehandelt, gebeizt

Warmgeformt,

gewalzt

warm-

wärmebehandelt, vorbearbeitet (geschält oder vorgedreht)

EN 10088

Ausführungsart

Kurz-

Oberflächenbe-

DIN

schaffenheit

17440/41 Flach-

Zeichen

Erzeugnisform

kaltverfestigt

Stab-

Schmie

Halb-

erzeug-

stahl

de-

zeug

nisse

Profile

Stücke

Blank

wärmebehandelt, nicht

Glatt, Wärme-

entzundert

behandlungszunder

kaltgewalzt, wärmebehandelt,

rauh, stumpf

Draht

Kurzzeichen

f oder IIIa

h oder IIIb

n oder IIIc

warmgeformt, 2C

mechanisch entzundert kalt weiterverarbeitet,

glatt

wärmebehandelt, gebeizt

wärmebehandelt, bearbeitet 2B

glatter als 2D

(geschält), mechanisch geglättet

kaltgewalzt, wärmebehandelt, gebeizt, kalt nachgewalzt

gewalzt

warm-

'n oder IIIc

m oder IIId

kaltgewalzt, blankgeglüht

reflektierend

kaltgewalzt, gehärtet und

zunderfrei

angelassen, zunderfrei

- 162 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen EN 10088

Ausführungsart

Oberflächenbe-

Kurz-

bzw. besondere Endverarbeitung

17440/41 Flach-

Stab-

Schmie

Halb-

erzeug-

stahl

de-

zeug

nisse

Profile

Stücke

1G oder 2G

geschliffen

1J oder 2J

gebürstet oder mattpoliert

1K oder 2K

seidenmatt poliert

1P oder 2P

poliert, blank poliert

DIN

schaffenheit

Zeichen

Sonderausführungen

Erzeugnisform Draht

o oder IV

kaltgewalzt, wärmebehandelt,

kalt matt

nachgewalzt

mit

aufgerauhten Walzen 1M oder 2M

gemustert

gewellt

eingefärbt

1S oder 2S

oberflächenbeschichtet

Tabelle 7-3: Vergleich der Ausführungsarten und Oberflächenbeschaffenheiten

- 163 -

Kurzzeichen

p oder V

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen

8 Verzeichnisse 8.1 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1-1: Abbildung 2-1: Abbildung 2-2: Abbildung 2-4: Abbildung 2-5: Abbildung 2-6: Abbildung 2-7: Abbildung 2-8: Abbildung 2-9: Abbildung 2-10: Abbildung 2-11: Abbildung 2-12: Abbildung 2-13: Abbildung 2-14: Abbildung 2-15: Abbildung 2-16: Abbildung 2-17: Abbildung 2-18: Abbildung 2-19: Abbildung 2-20: Abbildung 2-21: Abbildung 2-22: Abbildung 2-23: Abbildung 2-24: Abbildung 2-25: Abbildung 3-1: Abbildung 3-2: Abbildung 3-3: Abbildung 3-4: Abbildung 3-5: Abbildung 3-6: Abbildung 3-7: Abbildung 3-8: Abbildung 3-9: Abbildung 3-10: Abbildung 3-11: Abbildung 3-12: Abbildung 4-1: Abbildung 4-2: Abbildung 4-3: Abbildung 4-4: Abbildung 4-5: Abbildung 4-6: Abbildung 4-7: Abbildung 4-8: Abbildung 4-9: Abbildung 4-10: Abbildung 4-11: Abbildung 4-12: Abbildung 4-13: Abbildung 4-14: Abbildung 4-15: Abbildung 5-1: Abbildung 5-2: Abbildung 5-3: Abbildung 5-4:

Fertigungsverfahren nach DIN 8580................................................................................................... 4 a.)Tiefziehen b.)Abstreckziehen ...................................................................................................... 5 Im Erstzug Abbildung 2-3: Im Weiterzug................................................................................. 6 Tiefziehen mit Werkzeugen ................................................................................................................ 7 Tiefziehen mit Wirkmedien ................................................................................................................ 7 Tiefziehen mit energiegebundener Wirkung ....................................................................................... 7 Tiefziehen mit Wirkenergien .............................................................................................................. 8 Systemabhängige Einflussgrößen ....................................................................................................... 9 Einbaufertige Umformteile ................................................................................................................. 9 Klassifizierung der Geometrieabweichungen bei Umformteilen ...................................................... 10 Benoit-Effekt .................................................................................................................................... 17 Qualitative Einflüsse auf das Rückfederungsverhalten .................................................................... 18 Ausgebrochene Kanten im Bereich der Langlöcher ......................................................................... 19 Beschädigung durch Schlag .............................................................................................................. 19 Klebeband am äußeren Boden .......................................................................................................... 20 Wellige Oberkante im Bereich des Flanschschnittes ........................................................................ 20 Einfallstellen / Risse / Löcher an der inneren und äußeren Oberfläche ............................................ 20 V-förmige Rissbildung am Übergang vom großen zum kleinen Durchmesser ................................ 21 Linienförmige Beschädigung der Oberfläche ................................................................................... 21 Eingepresste Späne ........................................................................................................................... 21 Fehlstelle am Durchzug .................................................................................................................... 22 Druckstelle im Bodenbereich ........................................................................................................... 22 Gratbildung und Überfaltungen am Flanschschnitt .......................................................................... 22 Rissbildung ....................................................................................................................................... 23 Zipfelbildung beim Tiefziehen ......................................................................................................... 23 Voumenkonstanz und Umformgrade ................................................................................................ 25 Fließkurve von 1.4301 (X 5 Cr Ni 18 9) ........................................................................................... 28 Einflussgrößen auf Fließkurven ........................................................................................................ 30 Veränderung der Kornform bei wachsender Kaltverformung........................................................... 30 Definition der Anisotropiebeiwerte................................................................................................... 31 Meßraster nach Erichsen ................................................................................................................... 33 Schematische Darstellung des elektrochemischen Verfahrens zur Aufbringung von Meßrastern .... 33 Grenzformänderungsschaubild ......................................................................................................... 34 Tribologisches System nach DIN 50320........................................................................................... 35 Reibzonen beim Tiefziehen .............................................................................................................. 39 Kennzeichen beim Tiefziehen .......................................................................................................... 39 Tiefenwirkung der Verschleißmechanismen an metallischen Oberflächen ...................................... 41 Erichsen Tiefungsversuch ................................................................................................................. 46 Grenzziehverhältnis nach Schmidt-Kapfenberg................................................................................ 47 Über- und unterkritischer Bereich (Ermittelt nach Schmidt-Kapfenberg) ........................................ 48 Keilprüfverfahren nach Sachs ........................................................................................................... 49 Streckzieh-Prüfverfahren nach Güth ................................................................................................. 50 Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Swift .............................................................................................. 51 Werkzeug und Probenabmessungen Näpfchen-Tiefziehprüfung nach Fukui ................................... 52 Hydraulischer Tiefungsversuch ........................................................................................................ 53 Ermittelte Fließspannung aus dem Tiefungsversuch ........................................................................ 53 Aufweitprüfverfahren ....................................................................................................................... 54 Prüfverfahren nach Engelhardt ......................................................................................................... 55 Kraft-Weg-Diagramm (Prüfverfahren Engelhardt) .......................................................................... 56 Probengeometrie der Flachschulterprobe nach der Norm DIN 50114.............................................. 57 Festigkeits- und Verformungskennwerte im Zugversuch ................................................................. 58 Flachprobe mit Einschnürung ........................................................................................................... 60 Energiegebundene Umformmaschinen ............................................................................................. 61 Weggebundene Umformmaschinen .................................................................................................. 62 Aufbau einer Transferpresse ............................................................................................................. 63 Einfach wirkende hydraulische Presse mit aktivem Ziehkissen für den Gegenzug .......................... 64 - 164 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen Abbildung 5-5: Abbildung 5-6: Abbildung 5-7: Abbildung 5-8: Abbildung 5-9: Abbildung 5-10: Abbildung 5-11: Abbildung 5-12: Abbildung 5-13: Abbildung 5-14: Abbildung 5-15: Abbildung 5-16: Abbildung 5-17: Abbildung 5-18: Abbildung 5-19: Abbildung 5-20: Abbildung 5-21: Abbildung 5-22: Abbildung 5-23: Abbildung 5-24: Abbildung 5-25: Abbildung 5-26: Abbildung 5-27: Abbildung 5-28: Abbildung 5-29: Abbildung 5-30: Abbildung 5-31: Abbildung 5-32: Abbildung 5-33: Abbildung 5-34: Abbildung 5-35: Abbildung 5-36: Abbildung 5-37: Abbildung 5-38: Abbildung 5-39: Abbildung 6-1: Abbildung 6-2: Abbildung 6-3: Abbildung 6-4: Abbildung 6-5: Abbildung 6-6: Abbildung 6-7: Abbildung 6-8: Abbildung 6-9: Abbildung 6-10: Abbildung 6-11: Abbildung 6-12: Abbildung 6-13: Abbildung 6-14: Abbildung 6-15: Abbildung 6-16: Abbildung 6-17: Abbildung 6-18: Abbildung 6-19: Abbildung 6-20: Abbildung 6-21: Abbildung 6-22: Abbildung 6-23: Abbildung 6-24: Abbildung 6-25: Abbildung 6-26:

Weg-Zeit-Verläufe mechanischer und hydraulischer Pressen .......................................................... 65 Vergleich Baird 5" / Paust 100.3 (Hubhöhe, Stößelgeschwindigkeit und Stößelbeschleunigung) ... 66 Raster-Zeulenroda Paust 100.3 ......................................................................................................... 67 Raster-Zeulenroda Paust 32.4-1 ........................................................................................................ 67 Raster-Zeulenroda Paust 32.4-2 ........................................................................................................ 67 Raster-Zeulenroda Paust 125.3 ......................................................................................................... 68 Umformtechnisches Zentrum Zwickau (UTZ) / 2-fach fallend ........................................................ 68 Baird 4-44 ......................................................................................................................................... 68 Mögliche zu fertigende Napfdurchmesser / Napfhöhen (Maschinen der Abbildung 5-7 bis 5-12) .. 69 Teiletransport durch zweiachsigen Schienentransfer (Zuführung eines Rondenzuschnittes) ........... 70 Transferzuführsysteme I ................................................................................................................... 71 Transferzuführsysteme II .................................................................................................................. 71 CNC-Transfer von 15“ Radscheiben ................................................................................................ 72 Greifertransfer unterschiedlicher Ausführung I ................................................................................ 72 Transfer Vario der Firma styner bienz machinery ............................................................................ 73 Greifertransfer unterschiedlicher Ausführung II .............................................................................. 73 Elektronischer Transfer (Gesamtansicht) ......................................................................................... 74 Elektronischer Transfer (Baugruppen) .............................................................................................. 74 Greifertransfer Paust-Pressen (Ein-Achsen-Ausführung) ................................................................. 75 Werkzeugsatz doppelseitig (BMV; 2 Teile pro Hub) ....................................................................... 76 Werkzeugsatz Einfachsatz (BMV; 1 Teil pro Hub) .......................................................................... 76 Herstellung von Gaskartuschen (BMV) ........................................................................................... 77 Baird- Niederhaltersystem (Oberer Totpunkt OT)............................................................................ 78 Baird- Niederhaltersystem (Unterer Totpunkt UT) .......................................................................... 78 Austoßersystem Paust 32.4 ............................................................................................................... 79 Ausstoßersystem einer Baird-Presse (4C-44) ................................................................................... 80 Schneid-Zieh-Stufe Baird-Prinzip (Schneiden vor UT).................................................................... 82 Flanschschneiden .............................................................................................................................. 83 Baird-Werkzeug (OT)....................................................................................................................... 83 Baird-Werkzeug (90° vor UT) .......................................................................................................... 84 Baird-Werkzeug (UT)....................................................................................................................... 84 Vordersansicht Platarg Presse / Werkzeug ....................................................................................... 85 Seitenansicht Platarg Presse / Werkzeug .......................................................................................... 85 Werkzeuglayout einer Platarg-Presse (Schema) ............................................................................... 86 Werkzeuglayout einer Platarg-Presse (Bild)..................................................................................... 86 Ventilbuchse ..................................................................................................................................... 87 Auszug aus der Ziehstadienfolge "Druckreglerbuchse" .................................................................... 87 Stadienfolge eines Kompressoren-Gehäuseteile mit Werkzeugraum der fünf Stationen .................. 87 ABS-Hülse Typ 1 (ersten 5 Ziehstufen)............................................................................................ 88 ABS-Hülse Typ 2 .............................................................................................................................. 88 Hülse für Schlauchendstück .............................................................................................................. 88 Nicht vollständige Ziehfolgen ........................................................................................................... 88 Batteriehülse LR6 I ........................................................................................................................... 89 Batteriehülse LR6 II .......................................................................................................................... 89 Druckregler Typ 2 ............................................................................................................................ 89 Kugelschreibermine (Platine Nickel-Silber ∅ 38 x 0,23 mm) ......................................................... 90 Abschirmgehäuse (Platine Nickel-Silber ∅ 33 x 0,2 mm) ............................................................... 90 Filtergehäuse (Platine Messing 81 mm x 84 mm x 0,96 mm) ......................................................... 90 BOX (Platine Stahl 76 mm x 76 mm x 1,2 mm) .............................................................................. 90 Lampenfassung (Platine Stahl ∅72 mm x 1,2 mm).......................................................................... 90 Flaschenhals ..................................................................................................................................... 90 Zählrolle ........................................................................................................................................... 91 Blechmutter ...................................................................................................................................... 91 Arbeitsstufen zur Anfertigung rechteckiger Autoschlusslichtgehäuse ............................................. 91 Konische Dose .................................................................................................................................. 91 Stahlflaschen..................................................................................................................................... 92 Ventilatorriemenscheibe ................................................................................................................... 93 Tragrollenpresskörper ....................................................................................................................... 93 Absatzstifte ....................................................................................................................................... 93 Quick-Connector .............................................................................................................................. 94 Batteriehülse ..................................................................................................................................... 94 - 165 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen Abbildung 6-27: Abbildung 6-28: Abbildung 6-29: Abbildung 6-30: Abbildung 6-31: Abbildung 6-32: Abbildung 6-33: Abbildung 6-34: Abbildung 6-35: Abbildung 6-36: Abbildung 6-37: Abbildung 6-38: Abbildung 6-39: Abbildung 6-40: Abbildung 6-41: Abbildung 6-42: Abbildung 6-43: Abbildung 6-44: Abbildung 6-45: Abbildung 6-46: Abbildung 6-47: Abbildung 6-48: Abbildung 6-49: Abbildung 6-50: Abbildung 6-51: Abbildung 6-52: Abbildung 6-53: Abbildung 6-54: Abbildung 6-55: Abbildung 6-56: Abbildung 6-57: Abbildung 6-58: Abbildung 6-59: Abbildung 6-60: Abbildung 6-61: Abbildung 6-62: Abbildung 6-63: Abbildung 6-64: Abbildung 6-65: Abbildung 6-66: Abbildung 6-67: Abbildung 6-68: Abbildung 6-69: Abbildung 6-70: Abbildung 6-71: Abbildung 6-72: Abbildung 6-73: Abbildung 6-74: Abbildung 6-75: Abbildung 6-76: Abbildung 6-77: Abbildung 6-78: Abbildung 6-79: Abbildung 6-80: Abbildung 6-81: Abbildung 6-82: Abbildung 6-83: Abbildung 6-84: Abbildung 6-85: Abbildung 6-86: Abbildung 6-87:

Zugabstufungen ................................................................................................................................ 95 Ziehverhältnisse Erstzug / Weiterzug (allgemeines Tiefziehstahlblech) .......................................... 99 Bestimmung der Platinengröße....................................................................................................... 100 Vorgehensweise zur Bestimmung des Rondendurchmesser ........................................................... 101 Teilvolumenberechnungen I mit Hilfe der Excelvorlage Volumen.xls .......................................... 101 Teilvolumenberechnungen II mit Hilfe der Excelvorlage Volumen.xls ......................................... 102 abschnittsweise Volumenermittlung ............................................................................................... 102 Formeln für den Zuschnittsdurchmesser D [1/4] ............................................................................ 103 Formeln für den Zuschnittsdurchmesser D [2/4] ............................................................................ 104 Formeln für den Zuschnittsdurchmesser D [3/4] ............................................................................ 105 Formeln für den Zuschnittsdurchmesser D [4/4] ............................................................................ 106 Napfhöhe für einfache Gefäße im Erstzug ...................................................................................... 108 Grenzziehverhältnisse für Stahl ...................................................................................................... 110 Ziehringradius in Abhängigkeit von den Werkstückabmessungen ................................................. 112 Auslegung des Ziehringradius ........................................................................................................ 113 Matrizeneinlaufschrägen................................................................................................................. 113 Ziehstempelrundung ....................................................................................................................... 115 Auslegung Druckreglerbuchse........................................................................................................ 119 Fertigteil (Druckregler)................................................................................................................... 120 Volumenkonstanz der einzelnen Ziehstufen ................................................................................... 120 Umformzonen beim Tiefziehen ...................................................................................................... 121 Karft-Weg-Schaubild beim Tiefziehen ........................................................................................... 122 Korrekturfaktor n zur Bestimmung der Ziehkraft ........................................................................... 123 Querschnittsfläche des Hohlteils zur Ermittlung der Bodenreißkraft ............................................. 123 Tiefziehkräfte nach Siebel und Pankin ........................................................................................... 125 Bestimmung von kfm1...................................................................................................................... 125 Bestimmung von kfmn...................................................................................................................... 126 Ziehkraft nach Siebel und Oehler ................................................................................................... 127 Geometrische Beschaffenheit beim Niederhalter im Erstzug ......................................................... 130 Erforderlicher Niederhalterdruck als f(s0, d0,Rm)............................................................................ 130 Geometrische Beschaffenheit beim Niederhalter im Weiterzug ..................................................... 131 Korrekturbeiwert kw........................................................................................................................ 132 a) geschraubter Stempel mit Niederhalter b) geklemmter Stempel mit Abstreifhülse .................... 134 Steg-, Rand-, Seitenschneiderbreite für die Metallbearbeitung....................................................... 137 Stegbreite bei Bändern nach VDI 3367 .......................................................................................... 138 Randbreiten bei Bändern nach VDI 3367 ....................................................................................... 138 Linear Vorschub ............................................................................................................................. 140 Oszillierender Vorschub ................................................................................................................. 141 Stanzgitterauslegung ....................................................................................................................... 141 Stanzgitterauslegung ....................................................................................................................... 142 Ersparnis bei unterschiedlichen Stanzgitterausführungen ............................................................... 142 Reduzierung der Ziehstufen bei Verwendung großer Bandbreiten................................................. 143 Beispiel für eine Optimierung der Bandbreitenausnutzung (Draufsicht) ........................................ 144 Beispiel für eine Optimierung der Bandbreitenausnutzung (3D-Ansicht) ...................................... 145 Beispiel für eine Optimierung der Bandbreitenausnutzung ( Zwei Bandeinläufe) ......................... 145 Blechdurchzüge .............................................................................................................................. 146 Durchzüge ohne Vorverformung des Schaftbereiches (Ritzen)...................................................... 147 Ziehen eines Rundbördels mit Vorloch an Blechteilen ................................................................... 147 Korrekturfaktor c zur Ermittlung der Kragenhöhe h ...................................................................... 148 Stechstempel für Blechdurchzüge (ohne Vorlochen)...................................................................... 149 Runde Hohlblechteile mit verschiedenen Profilen sind in einem Arbeitsgang herzustellen........... 150 Keiltrieb- Lochwerkzeug ................................................................................................................ 151 Gewinderollantrieb zur Herstellung von Gewinden an Lampenfassungen ..................................... 151 Flansch umlegen ............................................................................................................................. 152 Stauchen ......................................................................................................................................... 152 Sicken / Bördeln ............................................................................................................................ 153 Wenden ........................................................................................................................................... 153 Gummi pressen (In einer Station) ................................................................................................... 154 Gewinderollen (in einer Station)..................................................................................................... 154 Seitliches Lochen und Ziehen ......................................................................................................... 154 Seitliches Lochen ............................................................................................................................ 155 - 166 -

Tiefziehen von rotationssymmetrischen Blechformteilen Abbildung 6-88: Abbildung 6-89: Abbildung 7-1: Abbildung 7-2:

Flansch formen ............................................................................................................................... 155 Durchzug von Innen ....................................................................................................................... 156 Korrosion von Chromstählen in Industrieluft ................................................................................. 157 Beispiele für typische Gefügeausbildungen bei verschiedenen Stahlsorten ................................... 158

8.2 Tabellenverzeichnis Tabelle 2-1: Tabelle 3-1: Tabelle 3-2: Tabelle 3-3: Tabelle 4-1: Tabelle 5-1: Tabelle 5-2: Tabelle 6-1: Tabelle 6-2: Tabelle 6-3: Tabelle 6-4: Tabelle 6-5: Tabelle 6-6: Tabelle 6-7: Tabelle 6-8: Tabelle 6-9: Tabelle 6-10: Tabelle 6-11: Tabelle 6-12: Tabelle 6-13: Tabelle 6-14: Tabelle 6-15: Tabelle 6-16: Tabelle 6-17: Tabelle 7-1: Tabelle 7-2: Tabelle 7-3:

Klassifizierung der Geometriefehler für Umformteile ............................................................................. 10 Vergleich Lagertechnik-Umformtechnik ................................................................................................. 36 Werkstoffgruppen / Schmierstoffe ......................................................................................................... 44 Auswahl von Schmierstoffen in Abhängigkeit vom Schwierigkeitsgrad für das Tiefziehen .................... 45 Erichsen Tiefungswerte von Edelstahl 1.4301....................................................................................... 46 Verarbeitbare Materialien und Materialstärken (Maschinen der Abbildung 5-7 bis Abbildung 5-12) ..... 69 Benennung der Positionen aus Abbildung 5-30 .................................................................................... 81 Ziehverhältnisse nach Dohmann ........................................................................................................... 96 Ziehverhältnisse nach Lange für Stähle ................................................................................................ 97 Ziehverhältnisse nach Lange für Edelstähle .......................................................................................... 97 Ziehverhältnisse für Weiterzüge nach Romanowski für allgemeines Tiefziehstahlblech ....................... 97 Ziehverhältnisse nach Lange für Kupfer und Kupferlegierungen ........................................................... 98 Ziehverhältnisse nach Lange für Titan................................................................................................... 98 Ziehverhältnisse nach Lange für Aluminium .......................................................................................... 98 Zugabstufungen .................................................................................................................................... 99 Flanschdurchmesser ........................................................................................................................... 107 Ziehspalt (2. Variante) ......................................................................................................................... 110 Ziehspalte (3. Variante Praxis) ............................................................................................................ 111 Werkstoffscherfestigkeiten .................................................................................................................. 129 Beispiel Arbeitsvermögen .................................................................................................................... 133 Maße - Standard - (Allgemeiner Aufbau der Paust-Pressen) .............................................................. 135 - Standard - (Allgemeiner Aufbau der Pressen Baird / UTZ) ............................................................... 136 Randbreiten und Stegbreiten bei Bändern nach VDI 3367 .................................................................. 139 Schneidspalt us in mm abhängig von der Blechdicke s und Werkstoffscherfestigkeit ......................... 139 Kennzeichnende Eigenschaften einiger ferritischer Stähle.................................................................. 159 Kennzeichnende Eigenschaften einiger austenitischer Stähle ............................................................ 160 Vergleich der Ausführungsarten und Oberflächenbeschaffenheiten ................................................... 163

8.3 Literaturverzeichnis /1/

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Werkstatt und Betrieb, Zeitschrift für Maschinenbau, Konstruktion und Fertigung (7/90)

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Adam, Klaus

Fachseminar, Hydraulische Pressen für die Blechumformung

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Gümpel, Paul

Rostfreie Stähle, Grundwissen, Konstruktions- und Verarbeitungshinweise

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N.N.

Tabellenbuch für Metalltechnik, Handwerk und Technik 1989

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Radtke, Hermann

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N.N.

Fachkunde Metall, Europa Lehrmittel 1987

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N.N.

Konstruktionsrichtlinien Firma Gemi Verfasser Elmar Mönig

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