Übung Tiefziehen zur Vorlesung Fertigungstechnologien Tiefziehen
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- Victoria Dressler
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1 Übung Tiefzieen zur Vorlesung Fertigungstecnologien Tiefzieen 1 Verfaren 2 Umformgrade, Denungszustände 3 Bauteilversagen, -feler 4 Berecnungen MSc. Ole Böttcer ole.boettcer@utg.de
2 Motivation
3 Umformen allgemein Fertigen durc bildsames (plastisces) Ändern der Form eines festen Körpers unter Beibealtung sowol der Masse als auc des Stoffzusammenalts. Spanlose Fertigungsverfaren Tecnologisce Vorteile des Verfarens: Hoe Werkstoffausnutzung Hoe Mengenleistung mit kurzen Stückzeiten Hoe Maß- und Formgenauigkeit Günstige mecanisce Eigenscaften durc Verfestigung
4 Umformen - Stanzpresse
5 Einordnung der Verfaren Umformen Druckumformen Zugumformen Biegeumformen Zugdruckumformen Scubumformen Walzen Freiformen Gesenkformen Eindrücken Durcdrücken Durczieen Tiefzieen Kragenzieen Drücken Knickbaucen Biegen mit dreender Werkzeugbewegung Innenocdruckumformen IHU Längen Weiten Tiefen Biegen mit geradliniger Werkzeugbewegung Verscieben Verdreen nac DIN 8584
6 Definition Tiefzieen ist laut Definition nac DIN 8584 das Zugdruckumformen eines ebenen Bleczuscnittes in einen einseitig offenen Holkörper (z.b. Napf, Becer,...) one gewollte Änderung der Blecdicke. Auc der Weiterzug von tiefgezogenen Holkörpern zu Holkörpern mit geringerem Querscnitt fällt unter die Definition des Tiefzieens. Abgrenzung Streckzieen!
7 Das Verfaren Tiefzieen Stempel Blecalter Platine Zieteil Matrize
8 Tiefzieen Simulation
9 Tiefzieen Weiterzieen mit geringerem Querscnitt Stempel für 2. Zug Stempel für 1. Zug als Blecalter für den Weiterzug Ausgangsolkörper 2. Zieteil Matrize
10 Tiefzieen Simulation
11 Tiefzieen Pressenkonzepte doppelt wirkendes zieverfaren.swf einfac wirkendes zieverfaren.swf
12 Das Verfaren Tiefziepresse
13 Das Verfaren Film Film Ford
14 Tiefzieen Einflussgrößen Anisotropie Spannungs-Denungs-Diagramm Reibung µ D, s Blecwerkstoff Platinenzuscnitt Tiefzieprozess Fmax mec., ydr. Werkzeuggeometrie Pressenparameter Radien Freiformfläcen
15 Formänderung Definition d Bezogene Formänderung: d d d Logaritmisce Formänderung (Umformgrad): d 1 0 d d ln 1 0
16 Es gilt Volumenkonstanz: const. V l b l b V l b l b 1 V V l l ln b b ln ln 1 ln l b 0 Volumenkonstanz Definition
17 Formänderung und Volumenkonstanz Definition Summe logaritmiscer Formänderungen: l 0 ln 1 l b b 0 φ φ (entsprecend auc: ) Die größte Formänderung wird Hauptformänderung genannt, die anderen Nebenformänderungen Summe bezogener Formänderungen φ φ Zusammenang zwiscen bezogener und logaritmiscer Formänderung l b 0
18 Umformgrade und Denungszustände Ausdünnung aufgrund radialer Zugspannungen Tiefziebereic keine Dickenänderung Aufdickung aufgrund tangentialer Druckspannungen
19 einacsiger gleicmäßiger Zug Hauptumformgrad 1 2b Umformgrade und Denungszustände Grenzformänderungsdiagramm 1 2a ln d d 2a b ln d 0 Nebenumformgrad 2
20 Umformgrade und Denungszustände Grenzformänderungsdiagramm D B D C B A C A B A C D (qualitativ)
21 Zieverältnis
22 Tiefzieen Simulation
23 Bauteilversagen Reißer Falten
24 Tiefzieen Simulation
25 Tiefzieen Simulation
26 Bauteilversagen
27 Bauteilversagen Abilfe Zieen in mereren Stufen Wärmebeandlung (Zwiscenglüen) F NH bei Reißern F NH bei Faltenbildung Zuscnitt Hydromecanisces Zieen
28 Bauteilversagen Abilfe Hydromec 1 Überlauf Stößel Blecalterstößel Ziestempel Blecalter Spritzring Druckmedium Druckmediumbeälter Matrize Scrumpfring Pressentisc Dictung Druckregeleinrictung Aufbau und Funktion eines ydromecaniscen Tiefziewerkzeugs Quelle: Sculer
29 Bauteilversagen Abilfe S W A=R+2 Ausbildung des Ziespalts bis <=2,5 oe Oberfläcengüte Edelstal verarbeitung Spülen Koctöpfe etc. S = Blecdicke W = Wasserspalt R = Zieradius A = Stegbreite (min. 7mm) Quelle: Sculer 29
30 Spannungs-Denungsdiagramm Gleicmaßdenung ε gl Beginn der Einscnürung der Zugprobe σ Zugfestigkeit R m Streckgrenze R P0,2 Hookesce Gerade Reißer 0,2% ε ε gl ε Einscnürung [%]
31 Beispiele zu Spannungs-Denungsdiagram
32 Umformgrade und Denungszustände Berecnung Weisen Sie folgende Zusammenänge nac: a) bezogene Formänderung und Umformgrad ln( 1 )
33 340 mm Umformgrade und Denungszustände Das in Abbildung 1 scematisc dargestellte rotationssymmetrisce Strukturbauteil soll durc einen Tiefzieprozess auf einer einfac wirkenden ydrauliscen Tiefziepresse ergestellt werden. Der zum Einsatz kommende öerfeste Stal DP-K 38/60 (R m =625 N/mm 2 ) weist eine Dicke s = 1,0 mm auf. Der Werkstoff ist als isotrop zu betracten. 270 mm 190 mm Abbildung 1: Tiefgezogenes Gefäß
34 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren 5.1 Ermitteln Sie das Gesamtzieverältnis und beurteilen Sie, ob dieses Gefäß durc einen Zievorgang ergestellt werden kann. d 2 d 1
35 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren 5.3 Welce Möglickeiten kennen Sie, den Napf dennoc erzustellen?
36 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren 5.4 Beim Tiefzieen des Gefäßes sollten die zulässigen maximalen Zieverältnisse infolge einer siceren Fertigung nict voll ausgenutzt werden. Als grober Übersclagswert für den Erstzug wird sicereitsalber mit einem Zieverältnis von 1,95 gerecnet, wobei darauf zu acten ist, dass β im Weiterzug aufgrund der Kaltverfestigung nur noc den Wert 1,3 erreicen darf. Bestimmen Sie die Anzal der benötigten Tiefzieoperationen und deren Zieverältnisse. Bestimmen sie auc den aus jedem Zieverältnis resultierenden Durcmesser.
37 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren 5.4 Berecnen Sie die Niederalterkräfte F N,I,II,III für die einzelnen Züge! Die benötigte Niederalterkraft F N,I wird mit einer empiriscen Formel ermittelt. F N 2 2 D d d Rm 200 s 400
38 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren 5.4 Nun möcten Sie anstelle von Stal Aluminium tiefzieen. Was könnte bei gleicen Presseneinstellung die Folge sein? Wie können Sie sic abelfen?
39 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren Aufgrund felerafter Bauteile wurde zur Beurteilung des Umformprozesses ein Punktraster auf die Ausgangsplatine aufgebract und nac dem Tiefzieen vermessen. Das Ergebnis zeigt Abbildung 6, beispielaft an den Stellen a bis d. Die maximal zulässige logaritmisce Ausdünnung des Werkstoffes DP-K 38/60 (Dicke s = 1,0 mm) sei 20%. 5.6 Ermitteln Sie jeweils die 1. und 2. Hauptformänderung (φ 1 und φ 2 ) an den Stellen a, b, c und d. Tragen Sie diese in das Grenzformänderungsdiagramm in Abbildung 6 ein. An Welcen Stellen können Falten oder Reißer auftreten (Begründung!). Bescriften Sie weiterin die Kennlinien des Tiefzieens, Streckzieens, des einacsigen Zugs sowie des ebenen Denungszustands.!
40 Übung zur Vorlesung Umformende Fertigungsverfaren a Unverformtes Messraster b c d 2 Eineit: [mm] 2,21 2,7 2,6 2,2 1,48 a 1,48 b φ 1 c d 0,4 0,2 φ 2-0,4-0,2 0 0,2 0,4 Abbildung 6: Messrasteranalyse
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