Analyse des Tiefziehens von Blech in einer Phase

Problembeschreibung


TECOS studije-primerov gorenje-globoki-vlek slika3Wie viele Male es bei der Blechverformung gezogen wird, ist eine der wichtigsten Eigenschaften des Prozesses. Natürlich wird es gewünscht, dass alle Produkte nur mit einer Phase gefertigt wären, was aber nicht realisierbar ist. Jede zusätzliche Phase bedeutet viele zusätzliche Kosten (zusätzliche Werkzeuge, einen größeren Bedarf nach Pressen, mehrere Zyklen, mehr Personal usw.). Für das angeführte Beispiel (Bild rechts) sah der Auftraggeber nur eine Phase vor, aber es gab Zweifel, dass klassische Fehler beim Tiefziehen vorkommen würden.


Probleme beim Tiefziehen:

  • Prüfung der Durchführbarkeit des technologischen Prozesses mit Kriterien des Faltens, Dünnens und Reißens der Platine
  • Bestimmung der entsprechenden technologischen Parameter

 

Lösung

Mit einer ausführlichen Problemanalyse kamen wir am Ende zu der folgenden Lösung:

  • Bestimmung der Grunddaten (Dichte, Elastizitätsmodul, Poissonzahl) und der nichtlinearen Werkstoffdaten (Logarithmuskurve der Plastizität und Grenzformänderungskurve – Bild 1 und 2); die Kurve der Plastizität zeigt das plastische Verhalten von Platin und mit der Grenzformänderungskurve können kritische Bereiche definiert werden, in denen Schwierigkeiten auftreten können (Reißen).
  • Anfertigung eines mathematischen Modells des Prozesses und des vermaschten Netzes. Zuerst musste ein entsprechendes Model von Matrix, Stempel und Haltevorrichtung für jedes Ziehen gesondert modelliert werden. Dabei musste eine besondere Aufmerksamkeit dem Netz der Endelemente geschenkt werden, damit es beim Prozess nicht zu den Verfälschungen kommt, die die Analyseergebnisse verderben würden.
  • Errechnung der Haltekraft und Verformungskraft (Bild 3 und 4)
  • Darstellung der Formänderungen in einzelnen Richtungen in hochbelasteten Bereichen und Prüfung der Grenzformänderungskurve. Das Ergebnis vereinigt Formänderungen in einzelnen Richtungen (ε1, ε2) nach der Grenzformänderungskurve und zeigt das Prozent der Grenze (Bild 5).
  • Analyse des Dünnens von Blech (Bild 69 zeigt Bereiche, in denen das Blech dünner wird).

Aus allen Ergebnissen ergibt sich, dass das Produkt problemlos gefertigt werden kann und dass es beim Prozess zum Reißen, Falten oder übermäßigen Dünnen von Blech kommt. Die Ergebnisse bestätigte auch unser Partner mit der zweckgerichteten Software für die Analyse des Tiefziehens von Blech.

 

Vorteile

  • Risikoverringerung
  • Weniger Werkzeugprüfungen – kürzere Zeit zur Produktplatzierung, niedrigere Kosten
  • Prüfung der Technologie vor der Produktherstellung und Risikoverringerung im Voraus, die in der Fertigungsphase des Werkzeugs oder Inbetriebnahme der Produktion zwar eine große Zeitverlust bedeuten und damit die nicht notwendigen hohen Kosten verursachen würden
  • Verwendung der richtigen Werkstoffdaten für weitere Festigkeitsanalysen unter Berücksichtigung der Festigung und des Dünnens – es handelt sich um einen sehr wichtigen Aspekt, der in der Automobilindustrie schon seit vielen Jahren verwendet wird, weil er minimale Werkstoffnutzung zur Sicherstellung der Grundfunktionen ermöglicht

 

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Bild 1: Logarithmuskurve der Verformbarkeit von Blech

 

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Bild 2: Kurve der Grenzdeformationen von Blech

 

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Bild 3: Festhaltekraft beim zweiten Ziehen

 

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Bild 4: Verformungskraft beim zweiten Ziehen

 

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Bild 5: Ergebnis beim Kriterium der Grenzdeformationen

 

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Bild 6: Das Ergebnis beim Dünnen von Blech

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