Autor: Norbert Sommer

Das vorliegende Forschungsvorhaben läßt sich in zwei Schwerpunkte gliedern: • Starrer Niederhalter : Grundsätzliche Untersuchungen bzgl. der Abhängigkeit von Niederhalterdruck und Faltenbildung bei rotationssymmetrischen und rechteckigem Werkzeug bei konstanter und gesteuerter Niederhalterkraft über dem Ziehweg. • Elastischer Niederhalter: Untersuchung des Einflusses verschiedener elastischer Niederhalterformen auf das Ziehergebnis bei rotationssymmetrischem und rechteckigem Werkzeug. Das Ziel ist: • die Angabe über den optimalen Verlauf der Niederhalterkraft über dem Ziehweg • Ermittlung einer geeigneten Bauform für elastische Niederhalter. Für die Untersuchungen waren nachstehende Bedingungen erforderlich: • Genaue Einstellung und Messung der Niederhalterkraft • Möglichkeit zur beliebigen Steuerung des Niederhalterdrucks über dem Ziehweg • Meßverfahren zur Ermittlung der Faltenhöhe im Ziehteilflansch. Es ergaben sich folgende Ergebnisse: Allgemeines: • Eine Erhöhung der Niederhalterkraft führt zu größeren Ziehkräften, geringeren Faltenhöhen und kleineren Blechdickenunterschieden im Flansch. • Die Neigung zu Faltenbildung im Flansch wächst nach Beginn des Tiefziehvorgangs mit Vergrößerung des Ziehweges. • Der Anisotropiewert war bei den untersuchten Blechen hinsichtlich Tiefzieheignung und Faltenbildung ausschlaggebend (hoher r-Wert: Tiefzieheignung gut, Faltenbildung im Flansch gering) Mit einem starren Niederhalter ist die Unterdrückung von kleinen und kleinsten Falten im Flansch kaum möglich. • Der Kraftanteil, der zur Glättung kleiner Falten erforderlich ist, ist kleiner als der Kraftanteil, der aus der Abnahme der Reibkraft im Flansch durch einen geringeren Niederhalterdruck resultiert. • Vorhandene Falten lassen sich im weiteren Verlauf des Ziehweges auch durch erhöhten Niederhalterdruck nicht mehr glätten. • Der Schmierstoff besitzt entscheidende Bedeutung für die auftretende Kraft, den einstellbaren Niederhalterdruckbereich für Gutteile sowie die Einebnung der Blechrauhigkeit in Bereichen hoher örtlicher Pressung im Flansch. • Beim rechteckigen Ziehteil treten vollkommen andere Spannungs-und Formänderungsverhältnise auf als beim rotationssymmetrischen Ziehteil. Starrer Niederhalter Rotationssymmetrisches Ziehteil: • Bei guten Schmierstoffen ist mit höherem Niederhalterdruck als von E. Siebel angegeben ein besseres Ziehergebnis zu erzielen. • Eine größere ebene Anisotropie begünstigt die Faltenbildung und erfordert somit einen höheren Niederhalterdruck. Rechteckiges Ziehteil: • Es sind grundsätzlich erheblich höhere Niederhalterdrücke als beim rotationssymmetrischen Ziehteil erforderlich. • Der Schmierstoff hat Einfluß auf den einstellbaren Niederhalterdruck, nicht jedoch auf die Faltenbildung. Elastischer Niederhalter: • Allgemeines: Durch geeignete Kombination einer elastischen Platte mit einer Niederhalterplatte bestimmter Dicke und äußerem Stützring ist die Faltenbildung im Flansch vollständig zu verhindern. • Hohe örtliche Pressungen im Flansch werden auch beim dünnflüssigen Schmierstoffen vermieden, d. h. die Rauhigkeit der Blechoberfläche bleibt erhalten. Rotationssymmetrisches Ziehteil: • Eine optimierte Bauform ergab sich bei der untersuchten Werkzeuggeometrie mit einer elastischen Gummiplatte von 52° Shore Härte, einer Niederhalterplattendicke von 4 mm und einem 1,2 mm hohen äußeren Stützring. • Es wurde ein Programm erstellt, das mit Hilfe der FE-Methode eine Berechnung des elastischen Niederhalters ermöglicht. • Die auftretenden Ziehkräfte sind bei Niederhalterkräften nach E. Siebel -ähnlich wie beim starren Niederhalter- bei hohen Niederhalterkräften jedoch geringer, d.h. Versagen tritt bei höheren Niederhalterkrä ften auf als beim starren Niederhalter. • Geringfügig höheres Grenzziehverhältnis als beim starren Niederhalter. Rechteckiges Ziehteil: • Eine optimierte Bauform ergab sich mit einer elastischen Platte aus geschichtetem Papier, einer Niederhalterplattendicke s = 1 mm und einem 1,2 mm hohen äußeren Stützrahmen. • Bei diesen Ziehteilen waren höhere Niederhalterkräfte erforderlich. Steuerung der Niederhalterkraft: • Durch Verringerung der Niederhalterkraft über dem Ziehweg treten kleinere max. Ziehkräfte auf, bei Unterschreitung eines bestimmten erforderlichen Niederhalterdrucks bilden sich jedoch Falten. • Zu Beginn des Umformvorgangs, d.h. im Streckziehbereich, ist nur 1/3 der im späteren Tiefziehbereich notwendigen Niederhalterkraft ausreichend.