3 Blechumformung - Christiani

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262 3 <strong>Blechumformung</strong> Streckziehen zu Beginn des Umformvorgangs Tiefziehen nach der Ausbildung des Ziehteilbodens Abb. 3.8 Der Streck- und Tiefziehvorgang Auslauf der Stempelkantenrundung (plane strain) Ebene Dehnung / σt behinderte einachsige Zugbeanspruchung Ziehteilboden σr = Radialspannungen σt = Tangentialspannungen σn = Normalspannungen σ r σ r σ t σ t σ r σ r σ n σ t σ t Tiefziehen σn Flansch / Umformbereich Tiefziehen/ Umformbereich gekennzeichnet durch Zug-/Druckbeanspruchung σ r σt Flansch Zarge σ r Tiefziehen Boden / Kraftübertragunszone Streckziehen gekennzeichnet durch Zug-/Zugbeanspruchung Abb. 3.9 Beanspruchungen beim Tiefziehen im Anschlag /Sim89/ Da die Umformkraft in den Boden des Ziehteils eingeleitet und über die Zarge in die Umformzone geleitet wird, handelt es sich beim Tiefziehen um ein Verfahren mit mittelbarer Krafteinwirkung. In Abb. 3.9 werden die auftretenden Beanspruchungen beim Tiefziehen im Anschlag dargestellt. Der Tiefziehvorgang zeichnet sich durch folgende drei unterschiedliche Beanspruchungen aus: • Flanschbereich: Zug-/Druckbeanspruchung, • Bodenbereich: Zug-/Stauchbeanspruchung, • Auslauf der Stempelkante: behinderte einachsige Zugbeanspruchung, d.h. ebener Dehnungszustand, der bei Vernachlässigung der Normalspannung durch eine direkte und indirekte Zugbeanspruchung gekennzeichnet ist. Anhand der unterschiedlichen Spannungszustände wird deutlich, dass der Werkstoff beim Tiefziehen ganz unterschiedlichen Beanspruchungen genügen muss.
3.2.1 Spannungen beim Tiefziehen 3.2 Tiefziehen im Anschlag 263 Die Umformung des Flanschbereichs ist durch eine Superposition von radialen Zug- σr und tangentialen Druck- σt sowie normalen Druckspannungen σn charakterisiert. Der Niederhalter unterbindet ein Ausknicken des Blechs aufgrund der tangentialen Druckspannungen σt (Falten 1. Art). Im Zargenbereich liegen aufgrund der in den Bodenbereich eingeleiteten Ziehkraft Zugspannungen vor. Im Bereich des Ziehteilbodens wirken während des Tiefziehprozesses radiale und tangentiale Zugspannungen. Abb. 3.10 zeigt den Verlauf der radialen Zug- σr bzw. tangentialen Druckspannungen σt am Beispiel eines Volumenelementes des Ziehteilflansches. In Blechdickenrichtung wirken normale Druckspannungen σn. Berechnung von σr,id Zur ideellen Umformkraft Fid gehört die ideelle Spannung σid, die unter Vernachlässigung der Reibung der radialen Spannung σr entspricht. Die radiale Spannung σr kann nach Siebel /Sie54/ wie folgt berechnet werden. Aus folgt dα σ r ⋅ r ⋅dα ⋅ s0 − ( σ r + dσ r ) ⋅( r + dr) ⋅dα ⋅ s0 + 2⋅σ t ⋅ s0 ⋅ ⋅dr = 0 (3.2) 2 − σ ⋅ r −σ ⋅dr − dσ ⋅dr + σ ⋅dr = 0 (3.3) d r r r t a) b) Z s 0 σ r +dσ r dα 2 dr σ t σ t σ r D 0 r dα +σ −σ σ r k f σ t σ n r m d0 rS D σ z = 0, falls kein Niederhalter vorhanden Abb. 3.10 Spannungsverteilung im Ziehteilflansch (a) sowie Verlauf der Spannungen (b) Z d
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