7 grössten Fehler in der Blechumformung beim Tiefziehen · 2012. 11. 7. · 1 SWISS EGRO...

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Die 7 grössten Fehler in der Blechumformung beim Tiefziehen

Viele Einflussfaktoren erfordern Expertenwissen


Werkzeug Blechwerkstoff

Tribologie Umformpresse

Stadien folge

Pressen Zuordnung

Geometrie CAD/CAM

Werkstoff- wahl folge

Umform Verhalten

Dehnung Körnung

Grenzform- änderung

folge

Anisotropie Textur folge

Führung Steifigkeit

Wirkungs- weise

Weg-gebunden

folge Kraft-gebunden

folge

PVD CVD

Umform Ge-schwindigkeit

folge

Schmierstoff

Oberflächen Folien folge

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Die richtige Fehlererkennung ist nicht immer ganz einfach bei dieser Vielzahl von Einflussfaktoren!

7 Schwerpunkte:

Fehler 1 Auslegung des Werkzeug-Stadienplans

Der Werkzeug-Stadienplan (Fertigungsschritte) wurde nicht korrekt aufgebaut.

Konsequenzen:

Die Teile werden nicht masshaltig, es kann sogar Rissbildung geben. Im schlimmsten Fall

kann das Teil gar nicht hergestellt werden!

Lösungsansatz:

Anwendung von 3D Simulationen bei komplexeren Umformteilen.

Vorsehen von Leerstufen, hilft bei Problemen mit der Masshaltigkeit wie auch bei Rissbil-

dung (Zwischenschritt).

Das entsprechende Know-how - im Team - ist die beste Voraussetzung damit firmeninter-

nes Wissen gebündelt und gefördert werden kann.

Beispiel eines Stadienplans







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Fehler 2 Nicht Berücksichtigung von Dehnung und Körnung

Dehnung, Spannungs-/Dehnungsdiagramm wurde „falsch“ beurteilt und Körnung zu wenig

berücksichtigt oder gar vernachlässigt.

Konsequenzen:

Teile lassen sich nicht herstellen, reissen oder bilden

an der Oberfläche „Orangenhaut“.

Lösungen:

Bleche mit hoher Bruchdehnung, geringer Streckgrenze und hoher Zugfestigkeit sind die

wesentlichen Werte für eine gute Eigenschaft in der Umformtechnik. Aus dem Spannungs-

Dehnungsdiagramm lesen wir das Streckgrenzenverhältnis und beurteilen so den Um-

formgrad der Bleche.

Ist das Streckgrenzverhältnis näher bei 0.5, haben wir es mit einem höheren Umformgrad

zu tun als wenn das Streckgrenzenverhältnis in der Nähe von 1 liegt!

Auch die Körnung ist massgebend für einen hohen Umformgrad. Feinkorn ist immer einem

Grobkorn vorzuziehen. Orangenhaut weist auf eine zu grobe Körnung hin!

Rm = Zugfestigkeit

Fmax = Maximale Last

ReH = obere Streckgrenze

ReL = untere Streckgrenze

Ag = Gleichmaßdehnung

Agt = Gesamte Dehnung / Höchstlast

A = Bruchdehnung

At = gesamte Dehnung / Bruch







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Fehler 3 Nicht Berücksichtigung von Textur / Anisotropie

Konsequenzen:

Unerwünschte Zipfelbildung

Bei Biegeteilen ungleichmässige Rückfederung.

Lösungen:

Textur / Gleichrichtung der Kristallachsen, führt durch den Walzprozess zu Anisotropie,

welche unter 360° dem Umformprozess richtig verteilt werden muss, entsprechend fällt die

unerwünschte Zipfelbildung aus.

Die Anisotropie muss bei der Auslegung von Umformprozessen richtig berücksichtigt wer-

den um bei Biegeteilen die ungleichmässige Rückfederung zu verbessern.

Anisotropie = Richtungsabhängigkeit

Isotropie = Richtungsunabhängigkeit

Fehler 4 Falscher Umformprozess auf weggebundener Presse

Konsequenzen:

Schwungradenergie wird zu stark abgebremst, Presse kommt zum „Stillstand“.

Lösungen:

Die Höhenlage wird bei Stanzteilen je nach Blechdicke eingestellt.

Die Schwungradenergie muss grösser sein als die Umformarbeit, sonst bleibt der Stössel

stehen.

Da die Stösselkraft von der Schwungradmasse und dem jeweiligen Kurbelwinkel α abhän-

gig ist muss die Hubeinstellung korrekt ermittelt werden.

Abhängig von der Hubeinstellung ist die Pressenkraft gebunden an den Kurbelwinkelbe-

reich α 30° bis 0°.

Zu den weggebundenen Pressen zählen die Exzenter-, Kurbel-, Kniehebel- Pressen.







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Fehler 5 Nicht genutzte Tribologie bei der Umform-geschwindigkeit

Konsequenzen:

Prozesszyklus dauert zulange, nicht marktkonform. Im Grenzbereich des Umformprozes-

ses wird eine weitere Umformstufe notwendig.

Lösungen:

Durch die stufenlose Regulierung der Stösselgeschwindigkeit kann der Umformprozess

bezüglich Prozesszeit und Umformgrad verbessert werden.

Tribologie in der Umformtechnik befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von

Reibung, Verschleiß und Schmierung sowie der Entwicklung von Technologien zur Opti-

mierung von Reibungsvorgängen.

Eine weitere Klasse von Pressen stellt seit einiger Zeit die Gruppe der Servopressen dar,

welche die Stösselgeschwindigkeit besser regeln kann.

Die Vorteile sind frei programmierbare Weg-Zeit-Verläufe. Neben der Erweiterung von

Prozessgrenzen durch Anpassung der Verläufe für jeden einzelnen Prozess, bieten Ser-

vopressen die Möglichkeit, das Werkzeug schneller zu bewegen, wenn es sich nicht im

Eingriff befindet, während die Umformgeschwindigkeit nicht verändert wird.


http://de.wikipedia.org/wiki/Reibung

http://de.wikipedia.org/wiki/Verschlei%C3%9F

http://de.wikipedia.org/wiki/Schmierung






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Fehler 6 Falsche Werkstoffwahl für das Werkzeug

Konsequenzen:

Zu grosser Verschleiss der Aktivteile (Stempel, Matrize, ….) bzw. zu geringe Standzeiten,

oder gar Werkzeugbruch. Problem mit der Beschichtung „keine Standzeit“, Beschichtung

haftet nicht

Lösungen:

Für die Festlegung des Werkzeugstahls sind der zu verarbeitende Werkstoff und das

Werkzeugkonzept entscheidend (Kosten / Nutzen).

Da das Angebot an Werkzeugstählen sehr vielfältig ist gilt es die notwendigen Anforde-

rungen genau zu kennen, damit eine optimale Wahl getroffen werden kann.

Biegebruchfestigkeit

Druckfestigkeit

Verschleißfestigkeit

Härte

Metallisierbarkeit (Verbindungstechnik)

Temperaturbeständigkeit

Zu den klassischen Werkzeugstählen, Sintermetallen und Hartmetallen sollte man im

Werkzeugbau vermehrt gezielt Hightech-Keramik einsetzen.

Dies schafft Präzisionswerkzeuge und verschleissfeste Bauteile. Ob biegsam oder ero-

dierbar, die Einsatzmöglichkeiten von Keramik sind vielfältig.

Hochleistungskeramiken sind in ihren spezifischen Eigenschaften auf verschiedene tech-

nische Anwendungen hin entwickelt, optimiert und abgestimmt. Beispiele für solche variie-

renden Eigenschaften der keramischen Werkstoffe sind:

Verschleissfestigkeit

Formbeständigkeit

Härte

Hochtemperaturfestigkeit

Korrosionsbeständigkeit

Isolierfähigkeit

usw.







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Fehler 7 Falsche Pressen Zuordnung

Konsequenz:

Bei der Werkzeugkonstruktion wurde eine Funktion mittels Druckfedern gelöst, da der

Kraftaufwand unterschätzt wurde, funktioniert das Werkzeug nicht bzw. das Teil kann nicht

wie geplant ausgeformt werden.

Lösungen:

Kräfte müssen möglichst genau ermittelt / berechnet werden, damit entschieden werden

kann, ob die Funktion mit Federn / Gasdruckfedern ausgeführt werden kann oder eine

2-/3-fach wirkende Presse zum Einsatz kommen muss.

Die Zuordnung ist abhängig von der Kräftewirkung in der Umformtechnik.

Mit dem Werkzeugaufbau wird bei weggebunden Pressen oft die zweite, dritte oder vielfa-

che Kraft mittels Stickstofffedern übernommen.


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