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Mit werkzeuggeometrischen Maßnahmen die Kompensation im Griff

11.08.2008
Die Forderungen nach größerer Genauigkeit von Karosserieteilen werden begleitet von zunehmender geometrischer und werkstofflicher Kompliziertheit der Bauteile. Dies und das Verhalten der hochfesten Mehrphasenstähle erschweren die nummerische Voraussagbarkeit und die prozesssichere Beherrschung der Rückfederung. Durch gezielte geometrische Gestaltung der Werkzeugaktivteile und der Bauteilgeometrie beim Hauptumformprozess kann eine Reduzierung der Rückfederung erreicht werden.

Ein Schwerpunkt der Untersuchungen durch die Fosta – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. war der hochfeste Blechwerkstoff HCT690T, der von drei unterschiedlichen Herstellern zur Verfügung gestellt wurde. Das Verhalten wurde anhand von realitätsnahen Modellversuchen unter Berücksichtigung der Einflussgrößen untersucht, bewertet sowie an realen Demonstratorbauteilen validiert. Ausgehend von einer Analyse des Standes der Technik wurden eine Bewertung der werkstück- und werkzeuggeometrischen Maßnahmen vorgenommen und daraus gezielt in den Modellversuchen relevante Geometrien untersucht.

statistischen Versuchsplanungsmethoden kamen zum Einsatz

Für die Modellversuche wurden zwei Versuchswerkzeuge mit strukturträgerartigen Geometriemerkmalen eingesetzt. Dabei handelt es sich einmal um ein geradliniges U-Profil und zum anderen um ein gekrümmtes Hutprofil. Als relevante Geometrien wurden Matrizenstufen, Matrizenradien, Bodenfelder/Bombierungen und Ziehstäbe untersucht. Weiterhin wurde der Einfluss der Niederhalterkraft, der Schmierung und der Platinengeometrie untersucht. Die Untersuchung dieser Vielzahl an Einflussgrößen erforderte den Einsatz von statistischen Versuchsplanungsmethoden.

Im Anschluss an die experimentellen Versuche wurden die Bauteile mit optischen Messmethoden geometrisch vermessen und daraus im Vergleich mit der Sollgeometrie der Einfluss auf das Rückfederungsverhalten ermittelt. Nach einer Bewertung der rückfederungsreduzierenden Maßnahmen erfolgte die Übertragung der Ergebnisse auf das Demonstratorbauteil, das hier ein Verstärkungsteil einer Federbeinstütze darstellte. Innerhalb dieses Bauteiles wurden verschiedene geometrische Varianten untersucht und hinsichtlich ihrer Rückfederung beurteilt.

Ergebnisse der Modellversuche bedingt übertragbar

Mit den Werkstoffuntersuchungen an HCT690T konnte gezeigt werden, welcher Veränderung der E-Modul mit steigender Vordehnung der Zugprobe unterliegt. Dies kann für die Mehrphasenwerkstoffe als eine Hauptursache für die steigende Rückfederungsproblematik gewertet werden. Innerhalb der Modellversuche stellten sich Matrizenstufen, Ziehstäbe und Bodenfelder als ein wirksames Mittel der Rückfederungsreduzierung bei geradlinigen Bauteilen heraus.

Bei gekrümmten Profilen zeigten sich die Matrizenradien als wirksamste Möglichkeit der Rückfederungsreduzierung. In den Versuchen am Demonstratorbauteil konnte die bedingte Übertragbarkeit der Ergebnisse von den Modellversuchen nachgewiesen und somit eine Rückfederungsverbesserung erzielt werden.

Dietmar Kuhn | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/139976/

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