11.01.2008 | Autor / Redakteur: Eduard Schenuit / Annedore Munde
Moderne Stahlwerkstoffe sind fest und dennoch gut umformbar. Motor dieser Entwicklungen ist vorrangig die Automobilindustrie, die in enger Zusammenarbeit mit den Stahlherstellern entsprechende Qualitäten entwickelt. Bereits vor dem Einsatz werden die neuen Werkstoffe hinsichtlich ihres Umformverhaltens gezielt geprüft. Eine Blechumformprüfmaschine liefert aussagefähige Kenndaten zum Umformverhalten der neuen Werkstoffe.
Die anspruchsvollen Umformprozesse von Karosserieblechen und -elementen werden heute aus Kosten- und Zeitgründen im Vorfeld über Simulationen optimiert, bevor reale Versuche beginnen. Dafür sind aussagefähige Werkstoffkenndaten notwendig, die unter anderem in der mechanisch-technischen Werkstoffprüfung ermittelt werden. Auch die Blechumformprüfung hat an Bedeutung gewonnen. Dabei kann im kleinen Maßstab und mit auf Standards basierenden Prüfungen das Um-formverhalten untersucht und getestet werden.
Die Untersuchungen lassen sich allgemein in zwei Kategorien unterteilen: erstens in eine Rubrik, in der Schädigungen oder Versagen direkt optisch festgestellt und ausgewertet werden, beispielsweise beim Tiefziehen, Streckziehen oder niederhalterfreien Verformen nach ISO 20482 und EN 1669. In einer zweiten Kategorie wird eine Messwerteschar über den Umformprüf-vorgang hinweg aufgenommen, um daraus während oder nach dem Versuch Materialkennwerte zu ermitteln.
Dazu zählen beispielsweise Grenzformänderungsdiagramme oder Grenzformänderungskurven nach ISO 12004. Für die neuen Anforderungen entwickelte der Ulmer Prüfmaschinenhersteller Zwick Roell die Blechumformprüfmaschine BUP 1000. Mit einem multifunktionalen Hydraulikzylindersystem werden Ziehkräfte von bis zu 1000 kN realisiert, ebenso die Niederhalter- und die Stanzkräfte. Speziell für Tiefziehversuche wurde ein Auswurfstempel integriert, was die Probenentnahme vereinfacht.
Die Steuerung des Zylindersystems übernimmt eine SPS in Verbindung mit Proportionalventilen, die Parametrierung wird über ein Panel (Funktionsdisplay) vorgenommen. Damit sind Abbruchkriterien für die Umformversuche vorwähl- und einstellbar: maximale Stempelkraft, maximaler Stempelweg, Kraftabfall bei einem Eintritt von Rissen und Versagen sowie extern erzeugte Kriterien über eine einfache Schnittstelle. Versagensfälle können somit in ihren Verläufen an definierten Stufen gestoppt, beurteilt und gegebenenfalls auch mit anderen Prüfmethoden weiter untersucht werden.
Da in Versuchen wie in Prozessen auch die Dehngeschwindigkeit eine Rolle spielen kann, ist die Stempelgeschwindigkeit steuerbar. Die Kraft-Weg-Kurve des Stempels kann optional erfasst, aufgezeichnet und weiteren Analysen unterzogen werden. Ziehkräfte bis zu 1000 kN erhöhen den Einsatzbereich für höherfeste und stärkere Stahlbleche und ermöglichen die Verformung zur Aufnahme von Grenzformänderungsdiagrammen mit 100 mm Stempeldurchmesser. Die dafür notwendige komplexe optische Messtechnik und Datenauswertung realisiert Zwick mit dem System Aramis in Zusammenarbeit mit der GOM mbH – Gesellschaft für optische Messtechnik aus Braunschweig.
Dr. Eduard Schenuit ist Leiter des Branchenmanagements Metall bei der Zwick GmbH & Co. KG in Ulm, Tel. (07305) 10-706, eduard.schenuit@zwick.de
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