Reibungsverhalten von Tiefziehblechen bei hoher Flächenpressung an der Ziehkante
Verfasser:
Wolfgang Voelkner, Dietmar Süße
ISBN 978-3-86776-138-3 - 92 Seiten, 31,00 €
Zusammenfassung
EFB/AiF-Forschungsvorhaben 10883 B
Das Clinchen und Stanznieten findet in der Dünnblech verarbeitenden Industrie als kostengünstiges Verfahren mit großem Einsatzspektrum als Alternative zum Widerstandspunktschwei-ßen zunehmend Anwendung. In einigen Anwendungsfällen hat jedoch der unreflektierte Ein-atz des Clinchens zu Mißerfolgen und somit zu Restriktionen gegenüber dieser noch relativ jungen und unerforschten Technologie geführt. Erste Untersuchungen zeigten, daß einige schlechte Erfahnmgen auf das Vernachlässigen von Vorverformungen in den Fügeteilen zu-ückzuführen waren. Es zeigte sich, daß vor allem das Vernachlässigen von Vorverformungen im stempelseitigen Fügeteil beim Clinchen zu starken Einbußen im Tragverhalten unter vor-iegend Scherzugbelastung führt.
Die Ursachen für die beobachteten Effekte kann auf die übliche Vorgehensweise bei der Auswahl der Fügewerkzeuge und -parameter zurückgeführt werden. Der Anwender sendet zur Bemusterung mit den verschieden Fügesystemen Bleche im Anlieferzustand an die Systemanbieter. Diese wählen dann für die gewünschten Fügeteile die Fügewerkzeuge und Prozeßparameter in der Art aus, das maximale Festigkeiten im quasistatischen Scherzugversuch erreicht werden.
Im Rahmen dieses Projektes wurde zur Auswahl der Fügewerkzeuge eine andere Vorgehens-weise aufgezeigt. Zur Bemusterung wurden mittels Längen vorverformte Bleche zu Grunde gelegt. Es zeigte sich, daß im Vergleich zur üblichen Vorgehensweise die Verwendung flacherer Matrizen und geringerer Restbodendicken günstig zum Verbinden vorverformter Halbzeuge ist. Es lassen sich sowohl Fügeparameterkombinationen finden, die besonders für das Verbinden stark vorverformter Blech geeignet sind, als auch solche, die im gesamten betrachteten Verformungsspektrum einsetzbar sind. Werden die ersteren zum Verbinden nicht vorverformten Fügeteile eingesetzt, so ist mit starken Einbußen im Tragverhalten der Verbindungen im Vergleich zu den Ergebnissen aus den Bemusterungen zu rechnen. Mittels der Werkzeuge, die im gesamten Verformungsspektrum einsetzbar sind, lassen sich Verbindungen erzeugen, die zwar nicht das jeweilige Optimum erzielen, aber sie reagieren tolerant auf die veränderten Werkstoffeigenschaften.
Als wesentlicher Gegenstand zum vorliegenden Projekt, der Nachbildung tribologischer Verhältnisse bei hohen Flächenpressungen an einer Ziehkante, hat sich die Untersuchung der theoretischen und verfahrentechnischen Grenzen dieser Simulation herausgestellt. D.h. bei Nutzung einer einfach gekrümmten Ziehkante ist der Streifenzugversuch mit Umlenkung als Modell für die Zug-Druck-Beanspruchung des Tiefziehens offensichtlich bei mittleren Flächenpressungen im Bereich von pm = 80 ... 100 N/mm2 erschöpft. .' 1: .,. -. ,. -~: Hf , Neben dieser verfahrenstechnischen Begrenzung bestehen Mängel in der plastomechanischen Modellierung des Versuches. Diese können zu Ergebnisverfälschung führen, insbesondere dann, wenn die Grenzbereiche der experimentellen Nachbildung erreicht werden.: Wichtig für den Modellcharakter von Streifenziehversuchen erscheint der bezogene Ziehbackenradius, sowohl für den Versuch, wie für die Auswertung. Näherungsweise treffende Ergebnisse können bei bezogenen Ziehbackenradien von rB/SO = 400 ... 800 erwartet werden. Von den untersuchten Werkzeug- und Blechwerkstoffen, Beschichtungen sowie Schmiermitteln, als tribologisches System, erwiesen sich die Legierungen AMPCO25 und GG30 als leistungsfähig; der Einfluß der untersuchten Beschichtungen war gering.
Im Durchschnitt wies der Schmierstoff ALS80 eine hohe Leistungsfähigkeit beim Erhalt der Mischreibung nach. Entsprechend der Vorgabe wurden innerhalb der Experimente mit dem legierten Blechwerkstoff X4CrNi18-10 (X5CrNi18.10) die höchsten Flächenpressungen erzielt, bei einer annähernd degressiven Abhängigkeit der Reibwerte- Mit dem Tiefziehstahl DC04 (St14) wurde die gewohnte gute Umformbarkeit erreicht; vergleichsweise hohe Flächenpressungen konnten bis etwa 60 N/mm2 erzielt werden.
Die untersuchten Aluminiumwerkstoffe gestatten nur relativ geringe Flächenpressungen; eine Einengung der tribologischen Verhältnisse führt sofort zu abrasiven und adhäsiven Reaktionen an der Ziehkante. Das grundsätzliche Vorhaben, mit Hilfe eines Modellversuches die tribologischen Verhältnisse beim Tiefziehen abzubilden, kann durch eine Weiterentwicklung der Versuchsverfahrenstechnik und der plastomechanischen Beschreibung sicherer gestaltet werden.
