Auslegung der Stadienfolge bei der Herstellung schalenförmiger Hohlkörper aus Feinblech
Eckart Doege, 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.
