Der flächenhafte Vergleich und die Analyse von simulierten und gemessenen Geometriedaten bei der Umformung großer Blechbauteile waren Ziel des Forschungsvorhabens.
Es erfolgte die Vorentwicklung einer Messmaschine zur dreidimensionalen Vermessung von Ziehteilen der Größe bis 900x500x200 mm3. Die dabei erreichbaren Genauigkeiten liegen in horizontaler Richtung bei ca. 0,1 mm, in vertikaler Richtung bei ca. 0,2 mm. Die Arbeitsweise beruht darauf, dass die Oberfläche des Ziehteiles segmentweise mit einem photogrammetrischen Messkopf abgefahren wird und die dabei eingezogenen Aufnahmen zu einem Gesamtprojekt zusammengefügt werden. Der wesentliche Vorteil dabei ist der, dass einzelne, nicht zusammenhängende Bereiche, vermessen werden können, ohne die dazwischen liegenden Segmente erfassen zu müssen. Somit kann die Bearbeitungszeit- und Rechenzeit wesentlich reduziert werden.
Mit dem vorgestellten Konzept werden kleine und mittelständische Unternehmen in die Lage versetzt, in der Werkzeugerprobung und stichprobenartig während der Produktion schnell Blechformteile flächenhaft dreidimensional zu vermessen. Es sind dazu keine speziellen Messlehren erforderlich, die die Blechteile durch Aufbringen von Spannkräften erst in eine bestimmte Form zwingen. Weiterhin können mit der gleichen Messeinrichtung lokale Formänderungen zur Einschätzung von Ziehreserven, zur Beurteilung des Werkstoffflusses und der Analyse von Versagensfällen an den umgeformten Teilen ermittelt werden. Das ist sowohl im Werkzeug-Tryout sinnvoll, als auch in gewissen Abständen im Produktionsprozess beim Auftreten großer Chargenschwankungen oder bei Werkzeugverschleiß.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Der Werkstofffluss im Flanschbereich von Umformwerkzeugen kann durch die lokale Beeinflussung mit Piezoaktoren aktiv gesteuert werden. Dabei wird nicht die gesamte erforderliche Niederhalterkraft durch die Piezoaktoren aufgebracht, sondern nur in ausgewählten Bereichen der Gesamtniederhalterkraft lokal überlagert.
Die Wirksamkeit der Piezoaktoren ist erst bei höheren Flächenpressungen und damit verbundener geringerer Faltenbildung prinzipiell nachweisbar. Die Auswertung der Flanschkonturen und der Aktor-Verfahrwege bzw. -kräfte zeigt wiederum die Abhängigkeit der Wirksamkeit der Piezoaktoren von der Gesamtniederhalterkraft und der damit verbundenen Faltenbildung.
Im Gegensatz zum untersuchten Modell-Rechteckwerkzeug ist im Praxis-Tankschalenwerkzeug eine systematische Beeinflussung des Werkstoffflusses durch die Variation der überlagerten Niederhalterkräfte feststellbar.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das Vorhaben umfasst neue Erkenntnisse beim Fertigen von Blechformteilen aus laserstrahlgeschweißten und umgeformten Blechen.
Im schweißtechnischen Teil wird das Laserstrahlschweißen mit prozessintegrierter Wärmebehandlung von verschiedenen mikrolegierten Feinkornbaustahltypen sowie Aluminium behandelt. Als Prozesstechnik kommt ein Nd:YAG-Festkörperlaser mit max. 4 kW zum Einsatz, die Wärmebehandlung durch Vor- oder Nachwärmen erfolgt seriell mit einem Diodenlaser bis 1,2 kW oder einer Mikroplasmastrahlquelle sowie diskontinuierlich mit dem genannten Nd:YAG-Laser. Es wird metallographisch der Einfluss des Nachwärmens auf das Gefüge der Schweißnaht dargestellt.
Durch verschiedene Testverfahren werden die Umformeigenschaften untersucht.
Der zur Beurteilung von Tailored Blanks übliche Tiefungsversuch nach Erichsen wird dahingehend modifiziert, dass der halbkugelförmige Stempel durch einen Stempel mit der Kuppenform einer sehr tiefen Ellipse ersetzt wird. Damit kann der Rissbeginn sicher in die Schweißnaht verlagert werden, wodurch eine reproduzierbare Auswertung der Versuche ermöglicht wird. Mit Hilfe der visioplastischen Formänderungsanalyse wird an ausgewählten Proben der Werkstofffluss im Bereich der Schweißnaht dargestellt.
Die Anwendung anderer Umformversuche, wie der Hutbiegeversuch, das Näpfchenziehen und der Biegeversuch, lässt keine aussagefähigen Unterscheidungen der Umformeigenschaften zu. Mit dem modifizierten Tiefungsversuch kann für den Werkstoff H 300 X +Z eine deutliche Verbesserung der Umformeigenschaften durch Nachwärmen in der Schweißnaht dargestellt werden. Für den Werkstoff H 340 M +OC wird ebenfalls ein positiver Trend ersichtlich, allerdings nicht in dieser Schärfe.
Bei den untersuchten Stahlwerkstoffen zeigt sich, dass die Verbesserung der Umformeigenschaften durch Wärmenachbehandlung in der Schweißnaht vom Kohlenstoffäquivalent sowie der Schweißgeschwindigkeit abhängig sind.
Aktualisiert: 2022-02-08
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