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Die 7 grössten Fehler in der Blechumformung beim Tiefziehen
Viele Einflussfaktoren erfordern Expertenwissen
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Werkzeug Blechwerkstoff
Tribologie Umformpresse
Stadien folge
Pressen Zuordnung
Geometrie CAD/CAM
Werkstoff- wahl folge
Umform Verhalten
Dehnung Körnung
Grenzform- änderung
folge
Anisotropie Textur folge
Führung Steifigkeit
Wirkungs- weise
Weg-gebunden
folge Kraft-gebunden
folge
PVD CVD
Umform Ge-schwindigkeit
folge
Schmierstoff
Oberflächen Folien folge
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Die richtige Fehlererkennung ist nicht immer ganz einfach bei dieser Vielzahl von Einflussfaktoren!
7 Schwerpunkte:
Fehler 1 Auslegung des Werkzeug-Stadienplans
Der Werkzeug-Stadienplan (Fertigungsschritte) wurde nicht korrekt aufgebaut.
Konsequenzen:
Die Teile werden nicht masshaltig, es kann sogar Rissbildung geben. Im schlimmsten Fall
kann das Teil gar nicht hergestellt werden!
Lösungsansatz:
Anwendung von 3D Simulationen bei komplexeren Umformteilen.
Vorsehen von Leerstufen, hilft bei Problemen mit der Masshaltigkeit wie auch bei Rissbil-
dung (Zwischenschritt).
Das entsprechende Know-how - im Team - ist die beste Voraussetzung damit firmeninter-
nes Wissen gebündelt und gefördert werden kann.
Beispiel eines Stadienplans
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Fehler 2 Nicht Berücksichtigung von Dehnung und Körnung
Dehnung, Spannungs-/Dehnungsdiagramm wurde „falsch“ beurteilt und Körnung zu wenig
berücksichtigt oder gar vernachlässigt.
Konsequenzen:
Teile lassen sich nicht herstellen, reissen oder bilden
an der Oberfläche „Orangenhaut“.
Lösungen:
Bleche mit hoher Bruchdehnung, geringer Streckgrenze und hoher Zugfestigkeit sind die
wesentlichen Werte für eine gute Eigenschaft in der Umformtechnik. Aus dem Spannungs-
Dehnungsdiagramm lesen wir das Streckgrenzenverhältnis und beurteilen so den Um-
formgrad der Bleche.
Ist das Streckgrenzverhältnis näher bei 0.5, haben wir es mit einem höheren Umformgrad
zu tun als wenn das Streckgrenzenverhältnis in der Nähe von 1 liegt!
Auch die Körnung ist massgebend für einen hohen Umformgrad. Feinkorn ist immer einem
Grobkorn vorzuziehen. Orangenhaut weist auf eine zu grobe Körnung hin!
Rm = Zugfestigkeit
Fmax = Maximale Last
ReH = obere Streckgrenze
ReL = untere Streckgrenze
Ag = Gleichmaßdehnung
Agt = Gesamte Dehnung / Höchstlast
A = Bruchdehnung
At = gesamte Dehnung / Bruch
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Fehler 3 Nicht Berücksichtigung von Textur / Anisotropie
Konsequenzen:
Unerwünschte Zipfelbildung
Bei Biegeteilen ungleichmässige Rückfederung.
Lösungen:
Textur / Gleichrichtung der Kristallachsen, führt durch den Walzprozess zu Anisotropie,
welche unter 360° dem Umformprozess richtig verteilt werden muss, entsprechend fällt die
unerwünschte Zipfelbildung aus.
Die Anisotropie muss bei der Auslegung von Umformprozessen richtig berücksichtigt wer-
den um bei Biegeteilen die ungleichmässige Rückfederung zu verbessern.
Anisotropie = Richtungsabhängigkeit
Isotropie = Richtungsunabhängigkeit
Fehler 4 Falscher Umformprozess auf weggebundener Presse
Konsequenzen:
Schwungradenergie wird zu stark abgebremst, Presse kommt zum „Stillstand“.
Lösungen:
Die Höhenlage wird bei Stanzteilen je nach Blechdicke eingestellt.
Die Schwungradenergie muss grösser sein als die Umformarbeit, sonst bleibt der Stössel
stehen.
Da die Stösselkraft von der Schwungradmasse und dem jeweiligen Kurbelwinkel α abhän-
gig ist muss die Hubeinstellung korrekt ermittelt werden.
Abhängig von der Hubeinstellung ist die Pressenkraft gebunden an den Kurbelwinkelbe-
reich α 30° bis 0°.
Zu den weggebundenen Pressen zählen die Exzenter-, Kurbel-, Kniehebel- Pressen.
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Fehler 5 Nicht genutzte Tribologie bei der Umform-geschwindigkeit
Konsequenzen:
Prozesszyklus dauert zulange, nicht marktkonform. Im Grenzbereich des Umformprozes-
ses wird eine weitere Umformstufe notwendig.
Lösungen:
Durch die stufenlose Regulierung der Stösselgeschwindigkeit kann der Umformprozess
bezüglich Prozesszeit und Umformgrad verbessert werden.
Tribologie in der Umformtechnik befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von
Reibung, Verschleiß und Schmierung sowie der Entwicklung von Technologien zur Opti-
mierung von Reibungsvorgängen.
Eine weitere Klasse von Pressen stellt seit einiger Zeit die Gruppe der Servopressen dar,
welche die Stösselgeschwindigkeit besser regeln kann.
Die Vorteile sind frei programmierbare Weg-Zeit-Verläufe. Neben der Erweiterung von
Prozessgrenzen durch Anpassung der Verläufe für jeden einzelnen Prozess, bieten Ser-
vopressen die Möglichkeit, das Werkzeug schneller zu bewegen, wenn es sich nicht im
Eingriff befindet, während die Umformgeschwindigkeit nicht verändert wird.
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Fehler 6 Falsche Werkstoffwahl für das Werkzeug
Konsequenzen:
Zu grosser Verschleiss der Aktivteile (Stempel, Matrize, ….) bzw. zu geringe Standzeiten,
oder gar Werkzeugbruch. Problem mit der Beschichtung „keine Standzeit“, Beschichtung
haftet nicht
Lösungen:
Für die Festlegung des Werkzeugstahls sind der zu verarbeitende Werkstoff und das
Werkzeugkonzept entscheidend (Kosten / Nutzen).
Da das Angebot an Werkzeugstählen sehr vielfältig ist gilt es die notwendigen Anforde-
rungen genau zu kennen, damit eine optimale Wahl getroffen werden kann.
Biegebruchfestigkeit
Druckfestigkeit
Verschleißfestigkeit
Härte
Metallisierbarkeit (Verbindungstechnik)
Temperaturbeständigkeit
Zu den klassischen Werkzeugstählen, Sintermetallen und Hartmetallen sollte man im
Werkzeugbau vermehrt gezielt Hightech-Keramik einsetzen.
Dies schafft Präzisionswerkzeuge und verschleissfeste Bauteile. Ob biegsam oder ero-
dierbar, die Einsatzmöglichkeiten von Keramik sind vielfältig.
Hochleistungskeramiken sind in ihren spezifischen Eigenschaften auf verschiedene tech-
nische Anwendungen hin entwickelt, optimiert und abgestimmt. Beispiele für solche variie-
renden Eigenschaften der keramischen Werkstoffe sind:
Verschleissfestigkeit
Formbeständigkeit
Härte
Hochtemperaturfestigkeit
Korrosionsbeständigkeit
Isolierfähigkeit
usw.
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Fehler 7 Falsche Pressen Zuordnung
Konsequenz:
Bei der Werkzeugkonstruktion wurde eine Funktion mittels Druckfedern gelöst, da der
Kraftaufwand unterschätzt wurde, funktioniert das Werkzeug nicht bzw. das Teil kann nicht
wie geplant ausgeformt werden.
Lösungen:
Kräfte müssen möglichst genau ermittelt / berechnet werden, damit entschieden werden
kann, ob die Funktion mit Federn / Gasdruckfedern ausgeführt werden kann oder eine
2-/3-fach wirkende Presse zum Einsatz kommen muss.
Die Zuordnung ist abhängig von der Kräftewirkung in der Umformtechnik.
Mit dem Werkzeugaufbau wird bei weggebunden Pressen oft die zweite, dritte oder vielfa-
che Kraft mittels Stickstofffedern übernommen.
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