Erweiterung der Umformgrenzen beim Tiefziehen und ...

Dissertation M. Otto -9-
Für rotationssymmetrische Ausgangsteile sind durch SIEBEL /21, 22/ mathematische
Modelle entwickelt worden, die das Problem der Faltenbildung im Flansch als ein
eindimensionales geometrisches Instabilitätsproblem behandeln und auf ein Ausknicken
eines Stabes unter Druckbelastung zurückführen.
2.3 Möglichkeiten zur Erweiterung der Umformgrenzen beim Tiefziehen mit
starrem Werkzeug
Jeder Umformprozess nutzt das Umformvermögen von Werkstoffen. Bei metallischen
Werkstoffen ist das Umformvermögen charakterisiert durch die Werkstoffeigenschaften
und die beim Umformprozess vorherrschenden Umformbedingungen. Sowohl die
Geschwindigkeit, die Temperatur als auch insbesondere der bei der Umformung vorherrschende
Spannungszustand bestimmen das Umformvermögen. Das Umformvermögen
kann verbessert und somit die Umformgrenzen erweitert werden, wenn
kritische Zustände hinsichtlich des Spannungszustands, der Temperatur oder der
Formänderungsgeschwindigkeit vermieden und lokal bzw. zeitlich beeinflusst werden.
Bei Umformverfahren mit indirekter Kraftwirkung ist das Umformvermögen in der eigentlichen
Hauptumformzone in den meisten Fällen nicht ausgenutzt. Bei diesen
Umformverfahren, zu denen auch das Tiefziehen zählt, lassen sich die Umformgrenzen
erweitern, wenn die Zone der Kraftübertragung entlastet, die Belastbarkeit des
Querschnitts der Kraftübertragung erhöht oder der Formänderungswiderstand in der
Umformzone verringert werden.
Entsprechend lassen sich die Verfahrensgrenzen beim Tiefziehen mit starrem Werkzeug
wesentlich erweitern, wenn es gelingt, die zum Einziehen des Werkstoffs aus
dem Flansch in die Zarge notwendige Zugspannung zu verringern (Kraftübertragungszone
entlasten) oder wenn die zulässige Spannung, die der Werkstoff ohne ein
Versagen ertragen kann, in der Zone des Übergangs vom Ziehteilboden zur Zarge
erhöht werden kann (Kraftübertragungszone verstärken).
Die Kraftübertragungszone kann verstärkt werden, wenn die Ausgangsblechdicke
oder die Zugfestigkeit des Werkstoffs erhöht werden. Ein Werkstoff mit einer höheren
normalen Anisotropie verstärkt durch seine geringere Neigung zur Blechdickenreduktion
ebenfalls die Kraftübertragungszone. Wird beim Tiefziehen mit starrem Werkzeug
zusätzlich zu der wirkenden Ziehstempelkraft eine Kraftkomponente in die
Hauptumformzone eingebracht, kann die Kraftübertragungszone entlastet werden.
Auch eine Verringerung der notwendigen Umformkraft durch eine Beeinflussung der
chemischen Zusammensetzung des Werkstoff, der tribologischen Bedingungen, der
Umformtemperatur und der Umformgeschwindigkeit bewirkt eine Entlastung der
Kraftübertragungszone.
Konkrete Maßnahmen, welche die oben beschriebenen Effekte bewirken, sind der
Wertigkeit nach im Folgenden aufgeführt: