Oberflächenbeschaffenheit und Umformverhalten von Feinblechen aus Aluminium und seinen Legierungen

Für Bleche aus Aluminiumlegierungen gelten gegenüber Stahlblech besondere Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich
• Festigkeitseigenschaften und Umformverhalten
• Neigung zum Kaltverschweißen
• Beschaffenheit der Ausgangsoberfläche
• Verhalten bei der Oberflächenwandlung.
Diese werkstoffspezifischen Eigenschaften müssen bei der Optimierung des Umformvorgangs berücksichtigt werden, wenn diese zum Erfolg führen soll. Mit der vorliegenden Untersuchung sollen die dazu n6twendigen Voraussetzungen geschaffen werden.
Die aus dem Stand der Erkenntnisse abgeleitete Zielsetzung der Untersuchung umfasste zwei unterschiedliche Schwerpunkte – das Auftreten von Kaltverschweißungen und die Oberflächenveränderungen beim Ziehen in Abhängigkeit ausgewählter Vorgangsparameter.
Als Versuchswerkstoffe wurden die naturharten Legierungen AlMg 2,5 und AlMg 5 sowie die kalt ausgehärtete Legierung AlMg 0,4 Si 1,2 ausgewählt.
Das Auftreten von Kaltverschweißungen wurde beim Streifenziehen ohne Umlenkung untersucht. Die Parameter waren Blechwerkstoff, Schmierstoff, Werkstoff und Oberflächenbehandlung des Werkzeugs sowie Ziehgeschwindigkeit. Als wesentliche Forderung ergab sich aus den Versuchsergebnissen die Veränderung der „mill-finish“ Oberfläche in Richtung isotroper Oberfläche – vergleichbar der von Stahlblech.
Im Zusammenhang mit Oberflächenveränderungen wurde zunächst das Verhalten der Aluminiumlegierungen bei freier Umformung durch Zug- und Biegeversuche untersucht. Dabei wurde ein starker Einfluss der Korngröße auf die Rauheitsänderung der Blechoberflächen festgestellt.
Auf der Grundlage der Gesetzmäßigkeiten der freien Umformung wurde beim Streifenziehen mit Umlenkung sowie beim Ziehen kreisrunder und quadratischer Näpfe der Einfluss der werkstückseitigen Parameter Werkstoff, Ziehverhältnis bzw. Ziehtiefe, Bodenform und Zuschnittsform auf die Oberflächenbeschaffenheit bestimmt.
Als wichtige Einflussgröße aus dem Bereich der Wirkfuge wurde der Schmierstoff variiert, während seitens des Werkzeugs der Einfluss verschiedener Ziehkantenradien, Ziehspalte sowie der Höhe und Anordnung von Ziehleisten untersucht wurde.
Den Abschluss bildete die Ermittlung des Einflusses der maschinenseitigen Parameter Niederhalterdruck und Stößelgeschwindigkeit.
Die Ergebnisse zeigten einheitlich, dass auch bei realen Ziehvorgängen der größte Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit der Ziehteile von der freien Umformung ausgeht. Für die Größe der Rauheitsänderung ist neben der Korngröße des Werkstoffs die in den verschiedenen Werkstückbereichen auftretende größte Hauptformänderung verantwortlich.
Da die Korngröße als fester Parameter angesehen werden muss, kann eine Optimierung des Ziehvorgangs hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit im wesentlichen nur über eine Beeinflussung der größten auftretenden Hauptformänderung erfolgen. Aus diesem Grund sind die Vorgangsparameter so zu wählen, dass sich ein möglichst geringer Kraftbedarf und eine günstige Formänderungsverteilung ergibt.
Die abschließend gegebenen Empfehlungen zur Vermeidung von Kaltverschweißungen sowie zur Beeinflussung der Oberflächenbeschaffenheit beim Ziehen von Blechteilen aus Aluminiumlegierungen können dazu beitragen, die bestehenden Probleme bei der Verarbeitung dieses Werkstoffs zu verringern.