Der Erichsen-Tiefungsversuch prüft hochfeste und komplexe Blechteile

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Wie Bild 2 mit der FEM-Simulation zeigt, findet bei der Tiefung der Streckziehvorgang oberhalb der Kugel statt und ist in der Spitze am stärksten ausgeprägt, während der Werkstoff zwischen Ziehring und Kugel durch Biegung verformt wird [3].

Blech schnürt sich vor dem Versagen der Blechdicke ein

Wie aus Bild 2 zu erkennen ist, schnürt sich das Blech im oberen Bereich nach dem Ereichen des Kraftmaximums und vor dem Versagen in der Blechdicke ein. Dieses Verhalten des Bleches kann als weiterer Versagensparameter für die Beurteilung der Blechqualität herangezogen werden.

Mit einer zusätzlichen Messung der Blechdicke in der Kugelspitze während der Tiefung oder nachher als manuelle Messung kann das Verformungsverhalten von hochfesten Blechen bestimmt werden. Wie Bild 3 zeigt, traten Risse (NIO-Teile) bei einer B-Säule aus dem Werkstoff CPW 800 auf, obwohl die verwendeten Coils mit dem Zugversuch geprüft und als IO-Teile freigegeben wurden.

Erichsen-Tiefungsversuch mit Blechdickenmessung ermittelt fehlerhafte Teile eindeutig

Mit der erweiterten Erichsen-Prüfung und einer zusätzlichen Blechdickenmessung in der Blechspitze konnten die fehlerhaften Teile (NIO-Teile, rote Punkte) von den fehlerfreien Teilen (IO-Teilen, gelbe Punkte) deutlich unterschieden werden, wie Bild 4 zeigt. Die fehlerhaften B-Säulen mit den roten Punkten liegen überwiegend in einem begrenzten Segment, die IO-Teile befinden sich im gelben Bereich.

Aus den Messungen wurde die maximale Tiefung beim Kraftmaximum und die Veränderung der Blechdicke s1 in der Spitze verwendet und auf die Anfangsblechdicke s0 bezogen. Bedingt durch die größere Verformung und Belastung des Bleches beim erweiterten Erichsen-Tiefungversuch wird der Werkstoff stärker als beim Zugversuch gefordert und kann in Verbindung mit der Blechdickenmessung besser auf seine Streckziehfähigkeit beurteilt werden.

Erichsen-Tiefungsversuch vor allem bei komplexen Blechgeometrien sinnvoll

Besonders bei Verfahren mit Streckziehanteil in Kombination mit einem Tiefziehvorgang ist eine erweiterte Erichsen-Tiefungsmessung sinnvoll. Mit dem Einsatz des erweiterten Erichsen-Tiefungversuchs steht ein kostengünstiges, einfaches und aussagekräftiges Verfahren zur Prüfung von hochfesten Blechen bei komplexen Geometrien zur Verfügung.

Bedingt durch die hohen Belastungen und den erreichbaren Umformgrad bei dem Verfahren bietet er sich als alternative Ergänzung zu den konventionellen Blechprüfverfahren an, um frühzeitige Hinweise für eventuell auftretende Fehler in der Fertigung zu bekommen.

Literatur:

[1] Bauer, D.: Ergebnisse der Fließkurvenaufnahme aus Zugversuch und Erichsen-Tiefungsversuch, Werkstoff und Innovation 5 (1992) 5/6

[2] Störmer, P.: Weiterentwicklung der alternativen Materialcharakterisierung zur fertigungsnahen Blechbearbeitung, Bachelorarbeit, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Benteler Automobiltechnik, 2010

[3] Jütte, F.: Interner Forschungsbericht, Entwicklung eines alternativen Prüfverfahrens für hochfeste Bleche, Benteler Automobiltechnik 2009

Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Jütte ist Leiter des Labors für Umformtechnik der Hochschule Ostwestfalen- Lippe in Lemgo

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