Fostabericht P 383 - Erweiterung umformtechnischer Grenzen durch vibrationsüberlagerten TiefziehprozessFostabericht P 383 - Erweiterung umformtechnischer Grenzen durch vibrationsüberlagerten Tiefziehprozess

P 383: Erweiterung umformtechnischer Grenzen durch vibrationsüberlagerten Tiefziehprozeß

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ISBN: 3-934238-26-2 Artikelnummer: 4cc186da1b05 Kategorien: ,

Beschreibung

Die Vibrationsüberlagerung von Prozeßkräften, wie Niederhalter- oder Stempelkraft, ist eine technologische M öglichkeit zur Erweiterung des Gutteilfensters beim Tiefziehen. Dabei werden die Kontaktverhältnisse zwischen Werkstück und Aktivteilen über Frequenz- und Amplitudenvariationen der wirkenden Prozeßkräfte eingestellt. Dies führt zu einem verbessertem Werkstofffluß und zu lokal günstigeren Werkstoffbeanspruchungen. Damit lassen sich höhere Ziehverhältnisse und verbesserte Umformbarkeit sowohl bei konventionellen, als auch bei höherfesten Materialien erreichen. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit war der quantitative Nachweis der technologischen Vorteile, die  Abschätzung anlagenseitiger Voraussetzungen sowie die Erarbeitung verfahrensspezifischer Parameterspektren für die Varianten vibrationsüberlagerte Niederhalter- und Stempelkraft.
Die Untersuchungsergebnisse sollen Entscheidungskriterien für den werkstückbezogenen Einsatz dieser Ziehtechniken liefern. Ausgehend von den Ergebnissen des konventionellen Tiefziehprozesses wurden Untersuchungen im Grenzbereich der Umformung durchgeführt. Neben der bereits vorhandenen technischen Möglichkeit, die Ziehpinolen hydraulisch anzuregen und damit eine Schwingung des Niederhalters zu erzeugen, wurde im Projekt erstmals konstruktiv und baulich die Vibration des Ziehstempels auf einer einfach  wirkenden Presse ermöglicht. Durch die Variation der mit unterschiedlichen Amplituden- und Frequenzwerten überlagerten Prozeß kräfte wurde der Bereich verbesserter  Tiefziehfähigkeit sowohl für rotationssymmetrische als auch für nicht rotationssymmetrische Werkstücke ermittelt. Als Versagenskriterien galten klassischer Bodenreißer, Faltenbildung und Beeinträchtigung der Oberflächenqualität. Versuchsmaterialien waren Tiefziehstahl DC 04 als Referenz und Fl 340 als höherfeste Stahlsorte. Die durchgeführten Untersuchungen standen in engem Zusammenhang mit einer mö glichen Reduktion von Schmiermittelmengen durch verbesserte tribologische Bedingungen bei Vibrationsüberlagerung.
Im Forschungsprojekt konnte eine Erweiterung der umformtechnologischen Grenzen bei Vibrations überlagerung der Niederhalterkraft für die untersuchten Werkstoffe und Formen nachgewiesen werden. Ä hnliche Tendenzen konnten auch bei Vibration des Ziehstempels gefunden werden, wobei hier noch zus ätzliche Möglichkeiten in der Werkzeug- und Anlagentechnik liegen. Als Ursache für eine verbesserte Tiefziehbarkeit wurde die Verringerung der prozeßkraftwirksamen Kontaktzeiten zwischen Werkzeugaktivteilen und Werkstück ermittelt. Dies fü hrt sowohl zu günstigeren tribologischen Bedingungen, als auch zu höheren erreichbaren Formänderungen im Werkstoff. Hierfür ist das Erreichen der Ergebnisse ohne zusätzlichen Schmierstoffauftrag ein weiteres Indiz. Für die effiziente Nutzung des Verfahrens im industriellen Einsatz wurde ein entsprechendes FEM-Modell entwickelt und erprobt, welches sowohl die Niederhaltervibration, als auch die Stempelvibration ber ücksichtigen kann.
Die vorliegende Arbeit zeigt das Spektrum und die Grenzen technologischer Möglichkeiten bei Vibrationsüberlagerung der Prozeßkr äfte. Die Nutzung dieser Ziehtechnologie auf neuer oder vorhandener Technik bietet Pressen- und Werkzeugbauern, Anlagenbetreibern und Stahlverarbeitern gleicherma ßen die Mö glichkeit, noch anspruchsvollere Umformaufgaben zu bewältigen.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.

Veröffentlichung:
2000

Autoren:
Dipl.-Ing. L. Klose, Dipl.-Ing. H. Bräunlich