Autor: Ulrich Hesberg

Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen hatten das Ziel, einen Beitrag zur Auslegung der Stadienfolge konischer Ziehteile zu leisten. Dabei stand die erste Ziehstufe als Ausgangspunkt für die weiteren Abstufungen im Vordergrund. Einen Schwerpunkt der Arbeit stellte die Untersuchung über die Ziehverhältnisse dar. Um eine Vergleichbarkeit der Ziehverhältnisse schalenförmiger Hohlkörper mit den in der Literatur für senkrechte zylindrische Hohlkörper vorhandenen herzustellen wurde für rotationssymmetrische Ziehteile mit beliebig geformter Zarge eine Berechnungsmöglichkeit entwickelt, die es außerdem ermöglicht, genauer als bisher die Ziehbarkeit von schalenförmigen Ziehteilen zu beurteilen. Die Berechnungsgleichungen können leicht in ein Rechnerprogramm integriert werden. Mit Hilfe einer Kräftezerlegung waren Ziehkraftanalysen für konische Ziehteile ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt Dabei stellte sich heraus, daß in der Zarge derartiger Teile geometrisch bedingt höhere Kräfte auftreten, als vom Stempel aufgebracht werden. Dies führt bei ungünstiger Auslegung der ersten Ziehstufe zu unerwünschten Reißern. Über das für konische Teile kritische Versagenskriterium Falten 2. Art lassen die Kräfteverläufe allerdings keine Aussagen zu. Für das Versagen durch Falten 2. Art lagen bisher nur wenige Erkenntnisse vor. Deshalb wurde in der vorliegenden Untersuchung dieses Versagenskriterium anhand von rotationssymmetrischen und rechteckigen konischen Ziehteilen untersucht. Im Vordergrund stand dabei die Herstellung durch Tiefziehen, da beim Streckziehen ein Versagen durch Falten 2. Art nicht auftritt. Es wurde jedoch auch festgestellt, daß durch ein abgestuftes Streckziehen eine Erhöhung der erreichbaren Ziehtiefe möglich ist. Als die geeignetste Methode zur Bestimmung der Versagensgrenze durch Falten 2. Art stellte sich die Formänderungsanalyse heraus. Die Ergebnisse der Versuche zeigten Verläufe, die sich von denen zylindrischer Näpfe deutlich unterscheiden. Durch Erstellung eines experimentell ermittelten Grenzformänderungsschaubildes konnte die Versagensgrenze bestimmt werden. Die eingangs aufgestellte Vermutung, der Übergangsbereich zwischen Streck- und Tiefziehen sei kritisch, hat sich als richtig herausgestellt. Der Übergangsbereich konnte für die verschiedenen Geometrien eingegrenzt werden. Besonders für rechteckige Ziehteile konnte nachgewiesen werden, daß die Herstellung konischer Näpfe durch Tiefziehen im Erstzug nur sehr schwer möglich ist, da bereits sehr geringe tangentiale Stauchungen zu Falten zweiter Art führen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen führen zu einer größeren Sicherheit bei der Auslegung der ersten Ziehstufe für Stadienfolgen schalenförmiger Ziehteile. ln einigen Fällen werden durch die Neuberechnung der Ziehverhältnisse möglicherweise auch Ziehstufen wegfallen können.

Die Bedeutung und der Einsatz oberflächenveredelter Feinbleche in den verschiedenen Anwendungsbereichen nimmt vor allem im Hinblick auf die Notwendigkeit der Verbesserung des Korrosionsschutzes im Zuge des fortschreitenden Leichtbaues, hauptsächlich in der Automobilindustrie, stetig zu. Dabei stehen sowohl die funktionellen Eigenschaften des Stahles als Trägerwerkstoff als auch die Eigenschaften der Beschichtungswerkstoffe mit ihren ganz speziellen Problemen im Vordergrund. Zink ist für Stahl ein guter Korrosionsschutz aufgrund der kathodischen Oberfläche und an Schutzwirkung an Verletzungen den Schnittkanten. Zink zeigt günstiges elektrochemisches Abscheideverhalten der ein aus verschiedenen wässrigen Lösungen, was für eine elektrolytische Oberflächenveredeleunq vorteilhaft ist. Gleichzeitig eignet sich Zink aufgrund des geringen Schmelzpunktes aber auch hervorragend für eine Schmelztauchveredelung. Zink ist deshalb heute der wesentliche Überzugswerkstoff für Stahlfeinblech, wenn es um Korrosionsschutz geht. Zusammen mit den Untersuchungen des mechanischen Festigkeitsverhaltens und der Analyse des Formänderungsvermögens der untersuchten Werkstoffe lässt sich Folgendes zusammenfassen: Das mechanische Verhalten und die auftretenden Formänderungen oberflächenveredelter Feinbleche werden hauptsächlich vom Trägerwerkstoff bestimmt. Die auftretenden Formänderungen werden dabei nur durch die Reibungsverhältnisse geringfügig beeinflusst. Sie werden vorwiegend vom Überzugswerkstoff, aber auch vom Werkstoff des Reibungspartners beeinflusst. Hier kann durch richtige Werkstoffauswahl eine günstige Kombination gefunden werden. Schmierstoffe verringern die auftretenden Reibzahlen. Für das Versagen der Oberflächenschichten durch Abrieb konnte die Versagensgrenze ermittelt werden. Die Fließgrenze des Beschichtungswerkstoffes sollte durch die auftretenden Normalspannungen, d.h. durch die Flächenpressung im Flansch und an der Ziehkante, nicht überschritten, möglichst sogar nicht erreicht werden. Diese neu gewonnen Erkenntnisse können in die bisher bekannten und angewendeten Ansätze zur Bestimmung der Versagensgrenze beim Tiefziehen integriert werden und leisten so einen Beitrag zur Verkürzung der Auslegungs- und Vorbereitungsphase bei der Herstellung von Tiefziehteilen.