Inkrementelles Hochdruckumformen gibt Blechen Gestalt

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Die photogrammetrische Auswertung des Umformgrads der bearbeiteten Proben ergab abhängig von der Trajektorieorientierung die in Bild 7 dargestellten Ergebnisse.

Für eine von außen nach innen gerichtete Trajektorie liegt nahezu eine Umformung durch gleichmäßigen Zug vor. Der Werkstoff wird lediglich in einer Richtung abgestreckt (Gleichung 1). Ein ebener Spannungszustand kann somit angenommen werden. Über die Volumenkonstanz (Gleichung 2) folgt (Gleichung 3).

Die positive Längenänderung entspricht also in Übereinstimmung mit Ergebnissen aus anderen inkrementellen Umformverfahren [5], [6] der Blechdickenabnahme.

Der Umformgrad φ lässt sich nun über die Geometrieänderung (Bild 8) mit Gleichung 4 berechnen.

Dabei ist anzumerken, dass ein Zargenwinkel von 90° und mehr nach diesem Modell nicht möglich ist. Schließlich ergibt sich für t0 bei θ = 90° ein Wert von 0 mm.

Bei der Trajektorieorientierung von innen nach außen stellt sich ein Spannungszustand in Richtung Streckziehen ein. Durch die hierbei entstehende strukturierte, nicht ebene Fläche (Bild 6b) wird die umgekehrte Trajektorieorientierung vorgezogen.

Einige grundlegende Erkenntnisse zum inkrementellen Umformen mit einem Hochdruckwasserstrahl konnten gewonnen werden. Der Düsenabstand und die Düsengeometrie haben einen großen Einfluss auf die resultierenden Kräfte am Blechstreifen und ihre Bestimmung ist bei experimentellen Umformungen empfehlenswert. Der Einfluss der Verfahrgeschwindigkeit ist gering, so dass eine Steigerung zur Verkürzung der Prozesszeiten anzustreben ist.

Aus diesem Grund ist der Bahnabstand auch möglichst hoch zu wählen, allerdings nimmt die Qualität der Oberflächenergebnisse ab dem etwa 0,5-Fachen des Düsendurchmessers ab. Eine Bahnorientierung von außen nach innen liefert Umformergebnisse, die über den ebenen Spannungszustand leicht zu beschreiben sind. Senkrechte Zargen sind auf Grund der Ausdünnung der Wanddicke nicht möglich. Die Umformzustände bei der Trajektorieorientierung in umgekehrter Richtung erfordern auf Grund der örtlichen Unterschiede noch nähere Untersuchungen.

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