Untersuchung des Einflusses reversierender Hubverläufe auf die Werkstückeigenschaften beim Tiefziehen mit Servopressen-Technologie (ServoDrawing)

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.05.2017 bis 30.04.2020
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, Umformende Fertigungsverfahren
Fördergeber:
Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Status:
Abgeschlossen

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Das Tiefziehen ist ein umformendes Fertigungsverfahren, bei dem ein dreidimensionales Werkstück aus einem Blech hergestellt wird. Das Blech wird dabei mithilfe eines Stempels in eine Matrize gezogen. Der Rand des Bleches wird durch einen Niederhalter angedrückt. Das Tiefziehen wird zur Herstellung von einfachen Geometrien wie Spülbecken und Badewannen wie auch von komplexen Geometrien wie Karosseriebauteilen und Teilen des Antriebsstrangs im Automobilbau eingesetzt.

Die Prozessgrenzen des Tiefziehens sind durch Werkstoff- und Prozesseigenschaften eingeschränkt. Der Werkstoff wird während des Umformvorgangs einer Vielfalt von Spannungszuständen ausgesetzt, welche den Erfolg des Fertigungsverfahrens bestimmen. Typische Fehler beim Tiefziehen sind Faltenbildung im Bereich des Niederhalters sowie ein Reißen des Bleches. Der Einsatz von servomechanischen Pressen erlaubt die Nutzung beliebiger Stößelpfade im Umformprozess, durch welche in früheren Untersuchungen eine Reduktion der Faltenbildung beim Tiefziehen erzielt werden konnte.

Im Rahmen des Projekts ServoDrawing werden die Ursache-Wirkung-Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern (Niederhalterkraft, Schmierstoffmenge, Stempelgeschwindigkeit, Anzahl der Reversierungen, Amplitude der Reversierungen) und der Werkstückqualität (Faltenbildung, Reißer) beim Tiefziehen mit intermittierenden Hüben untersucht. Die Untersuchungen finden an einem üblichen Tiefziehstahl (DC04), einem Feinkornbaustahl (S420MC) und einem Dualphasenstahl (DP800) statt.

Zunächst wird mithilfe von Streifenziehversuchen die Reibung zwischen Werkzeugen und Werkstück bei verschiedenen Relativgeschwindigkeiten, Kontaktnormalspannungen und Schmierstoffmengen analysiert. Im Anschluss werden rotationssymmetrische Näpfe an einer servomechanischen Presse tiefgezogen, wobei die Prozessparameter variiert werden. Mithilfe eines anhand der Streifenziehversuche kalibrierten, zeitlich und räumlich aufgelösten Reibmodells werden die Tiefziehversuche zudem in einem Finite-Elemente (FE)- Modell innerhalb der Simulationssoftware Abaqus abgebildet. Die Ergebnisse der Experimente sowie der FE-Analysen werden in ein Erklärungsmodell für die Ursache-Wirkung-Zusammenhänge synthetisiert.