Kontrollierter Materialfluß

Bessere Teilequalität beim Tiefziehen von Bauteilen aus hochfesten Stählen

Um bei der Fertigung von Tiefziehteilen aus hochfesten Stählen hohe Maß- und Formgenauigkeiten zu erreichen, gilt es, den Materialfluß exakt zu kontrollieren. Der Schlüssel dazu liegt in der Blechhaltetechnik. Bei dem von Schuler Hydrap entwickelten segment-elastischen Niederhalter (SEN) erfolgt über hydraulische Zieheinrichtungen im Pressentisch eine gezielte Krafteinleitung. Die differenzierte Verteilung der Flächenpressung ist die Folge. Dadurch ist es gelungen, den Materialfluß zu steuern und hochwertige Bauteile reproduzierbar herzustellen. Das erste Fertigungssystem, in dem die SEN-Technik eingesetzt wird, wurde vor kurzem realisiert. Besonders in der Automobiltechnik gilt es, hochfeste Materialien wie Trip- oder Dualphasen-Stähle, Bake-hardening-Stähle oder Tailored-Blanks mit hohen Umformgraden herzustellen, zum Beispiel Tanks, Bodengruppen sowie A, B- oder C-Säulen.

04. April 2002

Bei der Herstellung komplexer Tiefziehteile gilt es, trotz schwieriger Werkstoffe den Materialfluss zu jedem Zeitpunkt unter Kontrolle zu haben. Versagenskriterien sind: Faltenbildung im Flansch, Reißer oder zu starke Abstreckungen.

Bisher erfolgte die Erzielung unterschiedlicher Flächenpressungen am Niederhalter durch das Unterlegen von Papier oder Lehrenblechen. Bei dieser konventionellen Methode ist es für den Pressenbediener sehr schwierig, die zu erzielende Wirkung auf die Verteilung der Flächenpressung abzuschätzen, da die Krafteinleitungspunkte in Wechselwirkung miteinander stehen. Treten im Produktionsprozeß Störungen auf oder soll ein neues Werkzeug eingefahren werden, so kann eine Korrektur lediglich durch sehr zeitintensives Probieren ermittelt werden.

Niederhalterkonstruktion mit elastischen Segmenten

Die Idee einer gezielten Ansteuerung einzelner Bereiche des Bleches während des Umformvorgangs hat Schuler Hydrap mit einem aus Pyramidenstümpfen aufgebauten Systems verwirklicht, dem sogenannten segment-elastischen Niederhalter (SEN). Eine Analyse der Verteilung der Flächenpressung aus dem Niederhalter zeigt die Vorteile dieser Konstruktion. Bei gleichmäßiger Krafteinleitung an den Zylindern unter den Pyramidenstümpfen wird eine gleichmäßige Verteilung der Flächenpressung erreicht. Wird anschließend die Kraft an nur einem Zylinder erhöht, vergrößert sich auch die Flächenpressung in dem Bereich, der dem Pyramidenstumpf zugeordnet ist. Benachbarte Bereiche werden nicht beeinflußt. Das Ergebnis ist ein gezielter Materialfluß zwischen Niederhalter, Blech und Matrize sowie dadurch bedingt die einfache Einstellung der Niederhalterkräfte im Ziehteilflansch.

Werkzeugeinarbeitungszeiten reduziert

Der Einsatz der neu entwickelten Ziehtechnik führt zusätzlich zu verkürzten Anlaufzeiten, die zur Herstellung hochwertiger Edelstahlbauteile bisher erforderlich sind. Da der Materialfluß nun kontrollierbar ist, ist das Fertigungssystem schneller produktionsbereit, was sich positiv auf den Nutzungsgrad der gesamten Fertigungseinheit auswirkt.

Blick voraus

In Zukunft bietet die SEN-Technologie zusätzliche Vorteile bei der Entwicklung neuer Werkzeuggenerationen. Der komplette Umformvorgang kann im Vorfeld in einer Feme-Analyse berechnet werden. So wird es bald möglich sein, den Materialfluß vorab exakt zu simulieren und die entscheidenden Prozeßparameter zu ermitteln. Diese Basisdaten können anschließend in die Maschinenprogrammierung übernommen werden, was Zeit und Kosten in der Phase der Werkzeugeinarbeitung erheblich reduzieren wird.

Erschienen in Ausgabe: 02/2001