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Untersuchungen über das Falzen (180°-Biegen) von Aluminiumblechen

Untersuchungen über das Falzen (180°-Biegen) von Aluminiumblechen von Mnif,  Jamel, Siegert,  Klaus
Im Rahmen dieses Vorhabens wurden für die im Karosseriebau häufig eingesetzten Aluminiumlegierungen AIMg0,4Si 1,2-ka und AIMg5Mn-w Untersuchungen über das Falzen mit Linienberührung in mehreren Stufen durchgeführt. Ziel dieser Untersuchungen war die Ermittlung der beim Biegen auftretenden Kräfte, Rückfederungen und kleinstmöglichen Biegeradien in Abhängigkeit von der Blechdicke, der Blechoberfläche, den überlagerten Zug- bzw. Druckspannungen, der Vorverformung sowie den Werkstoffkennwerten. Dabei wurden Bleche mit den Oberflächenstrukturen Mill-finish, lsomill, lsomill-R, lsomill-D, Lasertex und EDT untersucht. Das Falzen von Karosserieteilen erfolgt in der Regel in drei Operationen mit Werkzeugen in Karosseriepressen. ln der ersten Operation erfolgt die Biegung des Blechformteilrandes um 90° (Durchstellen). ln einer zweiten Operation werden die Kanten von 90° auf 135° weitergebogen (Vorfalzen). Durch Biegen von 135° auf 180° wird in der dritten Operation der Falz zugedrückt (Fertigfalzen). Zur Bearbeitung dieser Aufgabenstellung ergibt sich ein Vorgehen in drei Schritten. ln einem ersten Schritt wurde zur Untersuchung des 90° -Biegens ein Werkzeug entwickelt, bei dem der umzulegende Blechrand zwischen Stempel und Gegenhalter geführt wird. Dies soll die Rückfederung minimieren und die Faltenbildung bei gekrümmten Biegelinien verhindern. Bei den 90°-Biegeversuchen wurde der Einfluß der Vorverformung der Biegekantenkrümmung, der Oberflächenstruktur und der Blechdicke ermittelt. Ferner wurden die kleinstmöglichen Biegeradien sowie die auftretenden Kräfte und Rückfederungen ermittelt. ln einem zweiten Schritt erfolgte die Biegung von 90° auf 135° (Ankippen des Falzes). Zur Beibehaltung der Biegeradien wurde der Stempel derart mit einer Rundung versehen, daß der Blechrand sich gleichmäßig, wie bei einem Bördelvorgang, rundet. Dabei wurde der Einfluß der Biegekantenkrümmung und der Falzbreite ermittelt. Die auftretenden Kräfte und Rückfederungen wurden hierbei ebenfalls erfaßt. ln einem dritten Schritt erfolgte die Biegung von 135° auf 180° (Zudrücken des Falzes). Zur Beibehaltung des Biegeradius wurde der Stempel mit einer Schräge versehen, so daß der Au Benradius sich frei formen konnte. Die Biegung auf 180° führt zum s.g. Tropfenfalz. Die Werkzeuge wurden so ausgeführt, daß Änderungen der Biegeliniengeometrie (gerade, konkav und konvex) sowie die Erfassung der Wege und Kräfte möglich sind. Ferner wurden sie ähnlich den industriell eingesetzten Werkzeugen konzipiert, so daß damit auf die Praxis übertragbare Ergebnisse erzielt werden können. Hinsichtlich des Anri ßverhaltens (Versagen durch Bruch) wurden prinzipiell keine Unterschiede zwischen der Legierung AIMg0,4Si 1,2-ka und der Legierung AIMg5Mn-w festgestellt. Generell wurde ein Biegefaktor r/s von 0,8 bei nicht vorgestreckten Blechen und ein Biegefaktor von 2,7 bei um 15% einachsig vorgestreckten Blechen ermittelt. Ferner wurde eine Abhängigkeit der Lage der Biegeachse zur Walzrichtung auf das Anrißverhalten festgestellt. Bei den Oberflächen Mill-finish, Lasertex, lsomill-R und EDT traten bei einer Biegebeanspruchung in Walzrichtung eher Anrisse auf als bei einer Beanspruchung senkrecht zur Walzrichtung. Das Gegenteil wurde bei den Oberflächen lsomill und lsomill-D festgestellt. Die Legierung AIMg0,4Si1 ,2-ka mit der Oberfläche lsomill-R und der Blechdicke 1 ,25mm zeigte hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit und Rückfederungsverhalten die besten Ergebnisse. Einen Einfluß der Lage der Biegeachse zur Walzrichtung auf das Rückfederungsverhalten wurde bei der Legierung AIMgO,Si 1,2-ka mit der Oberfläche Mill-finish eindeutig festgestellt. Wird die Biegeachse senkrecht zur Walzrichtung gewählt, so treten um ca. 0,5° größere Rückfederungswinkel auf als beim Biegen mit Biegeachse parallel zur Walzrichtung. Beim Biegen mit konvex gekrümmter Biegekante treten Falten auf, die jedoch durch den Einsatz eines Gegenhalters unterdrückt werden können. Das Biegen um eine konkav gekrümmte Biegekante ähnelt dem Kragenziehen. Durch Überlagerung von Zugspannungen beim Biegen mit Gegenhalter wird die Rückfederung des Biegeschenkels sowie die Auffederung entlang der Biegelinie minimiert. Beim Falzen mit konvex gekrümmten Kanten werden den Biegespannungen Druckspannungen überlagert. Hier gilt der Biegefaktor, der sich beim 90° -Biegen ergibt. Die maximal zulässige Falzbreite wird durch das Auftreten von Falten begrenzt. Sie wurde für eine Krümmung der Biegelinie von R=200mm mit 12 mal Blechdicke für eine Blechdicke S= 1 ,25mm ermittelt. Beim Falzen von konkav gekrümmten Blechrändern ergeben sich senkrecht zu den Biegespannungen Zugspannungen. Hier sind ca. 1,2 mal größere Biegeradien notwendig als beim Biegen um gerade Biegekante. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, daß für die hier untersuchten Aluminiumlegierungen AIMg0,4Si1,2-ka und AIMg5Mn-w ein Tropfenfalz selbst dann erforderlich ist, wenn keine Vorverformung gegeben ist.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Vergleich der numerischen Simulation für Tiefziehprozesse in mehreren Ziehstufen am Beispiel des niederhalterlosen Tiefziehens

Vergleich der numerischen Simulation für Tiefziehprozesse in mehreren Ziehstufen am Beispiel des niederhalterlosen Tiefziehens von Neugebauer,  Reimund, Pausch,  Eberhard
Das Verfahren »Niederhalterloses Tiefziehen in mehreren Ziehstufen « zur Herstellung von rotationssymmetrischen, napfförmigen Werkstücken mit ebenem Boden aus relativ dünnen Blechen (S0<1 mm) ist sowohl durch Experimente als auch durch numerische Prozesssimulation eingehend untersucht worden. Ziel dieser Untersuchungen war es, Grenzen für die in den Weiterschlägen erreichbaren Tiefziehverhältnisse vor allem bis zum Erreichen der Versagensfälle »Falten 1. und 2. Art« zu ermitteln. Die Kenntnis derartiger Grenztiefziehverhältnisse ermöglicht eine optimale Gestaltung der Stadienfolgen solcher mehrstufiger Tiefziehprozesse. Die FEM-Simulation von Blechumformprozessen hat allgemein eine große Bedeutung erlangt. Für die Simulation mehrstufiger Umformprozesse lagen jedoch, anders als für die Simulation einstufiger Prozesse, noch keine umfangreichen praktischen Erfahrungen und Vergleiche mit experimentellen Ergebnissen vor. ln diesem Bericht wurden Lösungswege zur Simulation der Stufenfolgen dieser Prozesse vorgeschlagen, die am Beispiel des niederhalterlosen Tiefziehens rotationssymmetrischer Näpfe erprobt wurden und sich dabei bewährt haben. Die Auswertung der experimentellen Ergebnisse lieferte in Form von Grenzkurven Aussagen über die erreichbaren Weiterschlag- Tiefziehverhältnisse für die Versagensfälle »Falten 1. und 2. Art«, die Grundlage für die Gestaltung von Stadienfolgen mehrstufiger Tiefziehprozesse sein können. Für die Auswertung der Simulationsergebnisse hinsichtlich des Auftretens von Falten wurde ein Hilfsmittel vorgestellt, das eine übersichtliche qualitative Darstellung der Lage und der Größe von Falten 1. und 2. Art bietet und bei Bedarf auch genauequantitative Aussagen z.B. über die Faltenhöhen ermöglichte. Im Vergleich der experimentell ermittelten Grenzkurven mit den entsprechenden Simulationsergebnissen ergaben sich relativ große Abweichungen. ln den Experimenten waren deutlich höhere Weiterschlag-Tiefziehverhältnisse erreicht worden. Weitere Simulationsrechnungen zeigten jedoch auf Ansatzpunkte für das Erreichen besserer Ergebnisse: • Werkstückvernetzung • analytische Beschreibung der Werkzeug-Kontaktflächen durch VDA-Flächen • weitgehende Unterdrückung unerwünschter dynamischer Effekte durch entsprechende Wahl der Integrationsschrittweite, der Systemdämpfung u.a. Insbesondere die Beschreibung der Werkzeuge durch VDA-Flächen verspricht wesentlich bessere Ergebnisse. Die Simulation der entsprechenden Modellvarianten des Abschnitts 6.5 (ß2 = 1.47 und ß2 = 1.62) stimmte ja bereits mit den Experimenten überein (Bilder 6.28 - 6.30 und experimentelle Aussagen aus Abschnitt 6.5.1). Da jedoch die Nutzung von VDA-Flächen noch nicht umfassend in der Simulation von Weiterschlägen getestet worden ist, besteht noch Bedarf, diesen Lösungsweg weiterzuentwickeln und zu erproben sowie praktische Erfahrungen zu sammeln.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Ausbildungsbegleiter FP1.1

Ausbildungsbegleiter FP1.1 von Reppin,  Martin
Ausbildungsbegleiter Berufsbegleitende Übungen - für einen Ausbildungsstand nach 6 Monaten Bauteil "Indexschalter" Leistungsumfang: Unsere ausbildungsbegleitenden Medien sind passgenau auf den jeweiligen Ausbildungsstand abgestimmt. Kundenaufträge stellen den Praxisbezug her, motivieren den Auszubildenden und bereiten auf die handlungsorientiert ausgerichtete Prüfung vor. Fachgebietsbezogene Ergänzungsaufgaben decken Schwachstellen auf und ermöglichen so die systematische Aufarbeitung. Die ausbildungsbegleitenden Medien erheben einen exakten Ausbildungsstand und zeigen fachgebietsbezogen Nachholbedarf an. Praxis mit Normteilen: - Materialliste - Werkzeugliste - Zeichnungssatz - Bewertungsbogen - Auswertung mit Endergebnis
Aktualisiert: 2022-08-11
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Bedeutung der Umformtemperatur und -geschwindigkeit bei der Blechumformung austenitischer Edelstähle

Bedeutung der Umformtemperatur und -geschwindigkeit bei der Blechumformung austenitischer Edelstähle von Bleck,  Wolfgang, Franke,  Armin, Frehn,  Andreas, Janke,  Dieter
Ausgangspunkt, der im Rahmen des Forschungsvorhabens "Bedeutung der Umformtemperatur und -geschwindigkeit bei der Blechumformung austenitischer Edelstähle" durchgeführten Untersuchungen war die unzureichende Charakterisierung der Umformeigenschaften von austenitischen nichtrostenden Stählen in Abhängigkeit von Verarbeitungstemperatur und -geschwindigkeit. Speziell beim metastabilen austenitischen nichtrostenden Stahl 1.4301 treten bei der Weiterverarbeitung von Feinblechen chargen- 'oder bandpositionsabhängige Unterschiede im Verarbeitungsverhalten auf, die im wesentlichen auf die starke Abhängigkeit des Werkstoffverhaltens von der chemischen Zusammensetzung und der daraus resultierenden Austenitinstabilität, von den bei der Umformung auftretenden Spannungszuständen und von der Verarbeitungstemperatur in Zusammenhang mit der auftretenden Austenit-Martensit-Umwandlung zurückzuführen sind. Das Ziel des Forschungsvorhabens war, die beschriebenen Einflussgrößen mit Hilfe geeigneter Prüfverfahren zu untersuchen und die Auswirkungen einer Martensitumwandlung bei der Blechumformung abzuschätzen. Die Ergebnisse der quasistatischen Zugversuche ergaben eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit. Hohe Festigkeiten infolge erheblicher α'- Martensitumwandlung wurden dabei bei niedrigen Prüftemperaturen beobachtet. Ein Maximum der Gleichmaßdehnung konnte bei Temperaturen erreicht werden, bei denen eine bestimmte Menge an ε- und αε' Martensit entsteht. Diese Temperaturen unterliegen einer Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung und korrelieren mit den in der Literatur bekannten Md30- Temperaturen. Anhand dieser Temperaturen konnten die Stähle in Stabilitätsklassen eingeteilt werden. Eine Erhöhung der Prüfgeschwindigkeit im Zugversuch wirkte sich in Form einer stärkeren adiabatischen Erwärmung auf die mechanischen Eigenschaften und die gemessenen Martensitgehalte aus. Ein reiner Geschwindigkeitseffekt kann ebenfalls nicht ausgeschlossen und sollte anhand weiterer geeigneter Prüfungen näher untersucht werden. Eine Übertragung der Verhältnisse aus dem Zugversuch auf mehrachsige Prüfverfahren ist schwer zu realisieren, da bei unterschiedlichen Spannungszuständen einerseits unterschiedlich hohe Martensitmengen gebildet, andererseits unterschiedlich hohe Martensitmengen zu optimaler Umformbarkeit benötigt werden. Eine Temperaturerhöhung auf 60°C wirkt sich beispielsweise bei der Bestimmung des Grenzziehverhältnisses im Näpfchentest positiv aus, da die hohen Martensitgehalte, die bei Raumtemperatur entstehen, bei dieser Temperatur auf ein optimales Maß reduziert werden. Anhand der Ergebnisse wurde eine für verschiedene Anwendungsfälle gültige Matrix erstellt, die es dem Blechverarbeiter von Feinblechen austenitischer nichtrostender Stähle ermöglicht, einen austenitischen Stahl hinsichtlich seiner Stabilität und seiner je nach Spannungszustand optimalen Umformparameter einteilen zu können. Für die Praxis ergibt sich die Notwendigkeit, die Parameter Umformtemperatur und -geschwindigkeit während des Umformprozesses genau zu kontrollieren, da bereits geringe Abweichungen zu Änderungen im Umformverhalten führen. Eine Ausnutzung der erheblichen Temperaturabhängigkeit dieser Stähle, die zu einer Erweiterung der Versagensgrenzen führt, sollte in Form von partiell temperierbaren Werkzeugen realisiert werden.
Aktualisiert: 2022-02-08
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