Erweiterung der Umformgrenzen beim Tiefziehen und ...

Dissertation M. Otto -7-
eingespannt ist. Die maximalen Formänderungen treten während dieser Phase des
Tiefziehvorgangs in der Zone des Ziehringradius auf. Die Verringerung der Blechdicke
des Werkstücks an der Stelle der maximalen Formänderungen und eine somit
entstehende Schwachstelle sind für das Tiefziehen mit starrem Werkzeug charakteristisch.
Durch diese zu Beginn des Tiefziehens mit starrem Werkzeug stattfindende
Streckzieh-Beanspruchung verfestigt sich der Werkstoff in der Zone des Stempelradius.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Plastizitätsbedingungen im Ziehteilboden nicht mehr
erfüllt, wenn für das Tiefziehen mit starrem Werkzeug die im Bild 2-2 dargestellte
Werkzeuggeometrie verwendet und übliche Reibwerte (µ>0,1) angenommen werden.
Die Hauptumformzone verlagert sich in der zweiten Phase des Tiefziehvorgangs in
den Flansch des Werkstücks. Der Werkstoff, der sich außerhalb der sich ausbildenden
Zarge befindet, wird unter den im Flansch wirkenden radialen Zugspannungen
und den daraus resultierenden tangentialen Druckspannungen (Bild 2-2) durch die
weitere Bewegung des Ziehstempels in den Ziehring hineingezogen. Dabei verringert
sich der Außendurchmesser der Ronde und im Flansch treten für das Tiefziehen mit
starrem Werkzeug charakteristische Formänderungen auf. Der Werkstoff im Flansch
des Werkstücks wird radial gestreckt, tangential gestaucht sowie normal gestreckt.
Diese normale Streckung des Materials bewirkt, dass sich in Richtung des Außendurchmessers
die Blechdicke vergrößert. Der maximale Wert der Blechdicke befindet
sich beim Tiefziehen mit starrem Werkzeug am Außendurchmesser des Flansches.
Nach der Ausbildung des Ziehteilbodens kommt die indirekte Kraftwirkung als charakteristisches
Merkmal des Tiefziehens mit starrem Werkzeug zur Wirkung. Die vom
Ziehstempel auf den Ziehteilboden aufgebrachte Ziehstempelkraft wird über die
Kraftübertragungszone (Zarge) in die Hauptumformzone im Flansch des Werkstücks
übertragen.
2.2.2 Verfahrensgrenzen des Tiefziehens mit starrem Werkzeug
Die Verfahrensgrenzen beim Tiefziehen mit starrem Werkzeug werden durch die
Werkstückeigenschaften (stofflichen und geometrischen Eigenschaften des Ausgangsteils)
und die Umformbedingungen (vorherrschender Spannungszustand, vorherrschende
Reibung in der Umformzone, Werkzeuggeometrie, Umformtemperatur,
Umformgeschwindigkeit usw.) bestimmt. Die hauptsächlichen Versagensarten
• Bodenreißer,
die Ziehstempelkraft, welche auf den Ziehteilboden wirkt, kann nicht mehr
über den Querschnitt der Zarge in die Hauptumformzone (Flansch) übertragen
werden,
• bzw. Faltenbildung,
die in der Hauptumformzone (Flansch) wirkenden tangentialen Druckspannungen
führen zum Ausknicken des Blechs,