Temperiertes Versuchswerkzeug für das Edelstahl-Tiefziehen

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MaSuB GmbH - Maschinen für die Schweißnahtvorbereitung und Blechbearbeitung

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Technische Universität Graz Institut für Werkzeugtechnik & Spanlose Produktion

Erfolgsversprechende Ergebnisse bei DMD-Beschichtung

Für das hier vorgestellte Versuchswerkzeug wurde das Referenzmaterial Ampco 22 mit dem aufgeschweißten Material auf seine Eigenschaften untersucht. Zum einen wurden die Ergebnisse aus den Mikrohärtemessungen miteinander verglichen und zum anderen wurden Streifenziehversuche durchgeführt, um die Reibwerte der einzelnen Werkstoffe miteinander vergleichen zu können.

Nicht nur die Ergebnisse aus den Voruntersuchungen, sondern auch die durchgeführten Realversuche zeigten eine gute Vergleichbarkeit des aufgeschweißten Materials mit Ampco 22 in Bezug auf die angestrebten Eigenschaften Härte, Gleitverhalten und Wärmeleitfähigkeit (Bild 2).

Versuchsaufbau gewährleistet auch variable Blechhalterkräfte

Wie eingangs erwähnt ist es für dieses bisher einzigartige Versuchswerkzeug zur Nachbildung des Serienprozesses von besonderer Bedeutung, sämtliche Temperaturveränderungen im Werkzeug und vor allem im eingelegten Blech erfassen zu können. Für die anschließende Auswertung müssen diese Temperaturdaten mit den Kraft- und Wegverläufen der Presse zu koppeln sein. Dadurch können Rückschlüsse auf das Material- beziehungsweise das Werkstoffverhalten während des Umformprozesses gezogen werden.

Um das Aufwärmverhalten des Werkzeuges abbilden zu können, wurden im Bereich Stempel und Matrize Mantelthermoelemente vom Typ K verbaut. Diese wurden etwa 1 bis 2 mm unter der Werkzeugoberfläche installiert, um so einen fast direkten Kontakt mit dem sich erwärmenden Blech zu erhalten. Die aufgezeichnete Temperatur ist eine Summe aus reibungsindizierter Wärme zwischen Blech und Werkzeug und der voreingestellten Temperatur des Werkzeugsystems.

Wräementwicklung im Blech beim Umformen sehr wichtig

Die Wärmeentwicklung im Blech durch adiabatische Erwärmung und verformungsindizierte Martensitumwandlung ist für das Werkstoffverhalten während der Umformung von großer Bedeutung. Daher wurden in dem Versuchswerkzeug zwei Infrarotpyrometer (Temperaturerfassungsbereich -40 bis +400 °C) zur Blechtemperaturerfassung installiert.

Die Positionen der Pyrometer wurden so gewählt, dass sich zum einen Veränderungen im Eckenbereich des Spülenbodens und zum anderen Veränderungen in der sogenannten „Anhaumarke“ (Flanschbereich der Spüle) aufzeichnen lassen. Im unbeheizten Werkzeugzustand ist die Blechtemperaturerfassung auf Grund des konstanten Emissionskoeffizienten unproblematisch.

Temperatur im Blech und Umformwerkzeug abhängig vom Pressenweg und -kraft darstellbar

Für den beheizten Zustand wurden die Infrarotpyrometer in sogenannte Temperaturkompensationsgehäuse eingelagert. Dies ermöglicht, Blechtemperaturen zu messen, die kleiner als die des umgebenden Werkzeugs sind. Erste Versuche zeigten mit den getroffenen Vorkehrungen zur Temperaturkompensation eine Abweichung zur Blech-Isttemperatur von nur einigen wenigen Grad. Über die Umformzeit ist es nun möglich, Temperaturveränderungen im Werkzeug und im Blechwerkstoff in Abhängigkeit von Pressenweg und -kraft darzustellen.

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