Beim Umformen von Sickenblechen die Rückfederung verringern

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IFU Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart

Durch die iterative Anpassung der Werkzeuggeometrie an die Bauteilgeometrie mit der DA-Methode lässt sich das Rücksprungverhalten nicht verbessern, da keine Eigenspannungen im Bauteil abgebaut werden könnnen. Ein zweistufiger Prozess mit einem zusätzlichen Umformhub und mit einem Nachprägen erreicht der Zielbereich.

Umformen mit überlagerten horizontalen Zugkräften ermöglicht gute Rückfederungsergebnisse

Der erste Umformhub weist reduzierte Radien von 5 bis 10 % auf. Für diese einfache Methodik, die ohne spezifisches Wissen angewendet werden kann, ist jedoch ein zweites Werkzeug nötig.

Das Umformen mit überlagerten horizontalen Zugkräften von 5 bis 7,5 kN ermöglicht Rückfederungsergebnisse, die kleiner als die gewünschte Toleranz mit einem Werkzeug mit nur einem Pressenhub sind. Für Längssicken reicht das uniaxiale Streckziehen in Sickenrichtung aus. Für eine komplexe Sickengeometrie könnte auch das biaxiale Streckziehen von Vorteil sein. Jedoch werden dadurch zusätzliche Formänderungen in das Bauteil eingebracht, die zum Versagen durch Reißer führen können. Außerdem entstehen Werkzeugkosten durch weitere zusätzliche Werkzeugelemente. Ein am IFU entwickeltes Streckziehverfahren (Short Cycle Stretchforming) könnte hierfür eine kostengünstige Lösung darstellen.

Die besten Ergebnisse lieferten die Kompensationsmethoden

Die besten Ergebnisse konnten mit den Kompensationsmethoden erzielt werden, die die Eigenspannungen durch zusätzlich eingebrachte Formänderungen im Bauteil reduzieren. Die Anpassung der Werkzeuge an die Geometrie des rückgefederten Bauteils erhöhte für solche ebenen Platinen mit Versteifungssicken lediglich den Rückfederung in Z-Richtung. Aufgrund der relativ ebenen Bauteilgeometrie werden durch das Überbiegen mit den rückfederungsangepassten Werkzeugwirkflächen hauptsächlich elastische Formänderungen überlagert. Für eine hinreichende Kompensation müsste die Werkzeuggeometrie stark modifiziert werden, um eine ausreichende Plastifizierung des Bauteils zu erzielen.

Abschließend kann auf Basis der Simulationsergebnisse für Längssicken die Methode der angepassten Randsicken empfohlen werden, da keine wesentlichen Mehrkosten für die Werkzeuge anfallen. Die Überlagerung eines geringen Streckziehanteils in Sickenrichtung eignet sich ebenfalls zur Kompensation der Rückfederung von Längssicken. Für komplexere Sickengeometrien erscheint die Verwendung einer Vorform mit einem zweiten Werkzeugsatz (Methode 3, Bild 3) oder ein überlagertes biaxiales Streckziehen (Methode 4, Bild 3) als ein adäquates Mittel für die Reduzierung der Eigenspannungen im Bauteil.

* Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA ist Leiter des Instituts für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart; Dipl.-Ing. Christian Bolay ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Robinson Henry ist Hilfswissenschaftler am IFU

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