Prüfverfahren der Blechumformung
Gute Umformeigenschaften sind besonders für Feinbleche sehr gefragt. Bei der Umformtechnik werden Bleche in unterschiedlichen Fertigungsverfahren wie Walzen, Freiformschmieden, Fließpressen, Strangpressen, Tiefziehen oder Biegen bearbeitet. Dabei wird aus einem ebenen Blechzuschnitt das Bauteil in seine endgültige Form gebracht.
Blechumformprüfmaschinen von ZwickRoell prüfen die gefragten Eigenschaften für die Blechverarbeitung mit Ziehkräften bis zu 1.000 kN. Die Prüfverfahren der Blechumformung liefern Kennwerte für die Metallbearbeitung und Metallverarbeitung und umfasst Prüfungen wie beispielsweise Tiefungsversuche, Näpfchenziehversuche oder Lochaufweitungsversuche.
Die Verkehrstechnik und hier vorwiegend die Automobilindustrie sind die Hauptmotoren für Innovationen. Steigende Anforderungen an die Blechwerkstoffe unter dem Oberbegriff Leichtbau haben zu hoch- und höchstfesten Stahlwerkstoffen geführt, die allerdings mit verringertem Formänderungsvermögen und höherer Rückfederung neue Herausforderungen für die Blechumformung und die Prozessführung bedeuten.
Tiefungsversuche Näpfchenziehversuche Lochaufweitungsversuche Weitere Prüfverfahren Beratung anfordern
Typische Prüfverfahren bei der Blechumformung
Typische Prüfverfahren in der Blechumformung sind die Klassiker Tiefungsversuch nach Erichsen (ISO 20482) und Olsen (ISO 20482), der Näpfchenziehversuch zur Zipfligkeitsprüfung (ISO 11531 / EN 1669) und Lochaufweitungsversuche nach ISO 16630 mit vermehrtem Einsatz bei hochfesten Stahlwerkstoffen.
Besondere Bedeutung kommt der Bestimmung der Grenzformänderungskurve nach ISO 12004 zu, mit deren Hilfe in einem zweistufigem Experiment kritische Formänderungen in Versuchen erzeugt werden und dann mit am realen Bauteil vorliegenden Formänderungen verglichen und bewertet werden. Eine ermittelte Grenzformänderungskurve oder auch Forming Limit Curve (FLC) hilft schon bei dem Design des Bauteiles die Blechumformung zu optimieren und somit den Entwicklungsprozess zu beschleunigen.
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Weitere Prüfverfahren der Blechumformung
Um sicherzustellen, dass Materialien die geforderten Eigenschaften besitzen und die Umformprozesse korrekt verlaufen, kommen nicht nur spezielle Blechumformprüfungen zum Einsatz, sondern auch Standardprüfverfahren wie beispielsweise Zugversuche oder Biegeversuche.
Zugversuch Biaxialer Zugversuch Draw-Bead Versuch 3-Punk Biegeversuch Plättchen-Biegeversuch U-Biegeversuch
Zugversuch inkl. r-Wert & n-Wert
Insbesondere gute Umformbarkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit wird von Feinblechen häufig gefordert. Zur Charakterisierung von Blechumformeigenschaften werden im Zugversuch die r-Werte und n-Werte bestimmt.
Der r-Wert beschreibt die senkrechte Anisotropie. Für den r-Wert wird die Breitenänderung der Zugprobe zusätzlich gemessen.
Der n-Wert beschreibt die Verfestigung - Anstieg der Spannung - während der plastischen Verformung bis zur Gleichmaßdehnung und wird aus den Zugspannungsdaten und Dehnungswerten ermittelt.
Für die Ermittlung der Kennwerte aus dem Zugversuch bietet ZwickRoell ein breites Spektrum von serienmäßigen Prüfsystemen bis 2.500 kN an, mit denen die Prüfungen auch unter großen Kräften sehr genau durchgeführt werden können.
Zugversuch ISO 6892-1 Zugversuch ASTM E8 r-Wert Ermittlung n-Wert Ermittlung
Biaxialer Zugversuch
Eine Besonderheit ist der 2-Achsen-Zugversuch. Mit ihm werden die Verformungseigenschaften des Werkstoffs bestimmt. Dieser Versuch wird überwiegend in der Forschung und Entwicklung eingesetzt, weil man mit ihm definierte Spannungswerte im Kreuzungspunkt der Probe einstellen und untersuchen kann.
ZwickRoell baut diese biaxialen Prüfmaschinen nach Kundenwunsch. Die Dehnungsmessung erfolgt in den meisten Fällen optisch. Hier bietet ZwickRoell verschiedene Lösungen an. Für die Messung einer hochaufgelösten Dehnungsverteilung arbeitet ZwickRoell mit Partnern zusammen.
Draw-Bead-Versuch
Diese Prüfung hat das Ziel, den Reibungskoeffizienten zwischen Stahlblech und Tiefziehwerkzeug zu bestimmen, um damit den idealen Schmierstoff für diese Umformung zu ermitteln. Dies ermöglicht, Risse und Falten zu vermeiden und so einen optimalen Tiefziehprozess sicherzustellen.
Die Draw-Bead-Vorrichtung kann einfach in eine Standard-Prüfmaschine eingebaut werden. Für die Prüfung wird ein Blechstreifen mit den typischen Abmessungen (300 mm x 30 mm x 2 mm) in den oberen Standard-Probenhalter axial eingespannt und das Draw-Bead-Werkzeug geschlossen. Anschließend wird der Blechstreifen durch das Draw-Bead-Werkzeug gezogen. Dieser Vorgang kann automatisch wiederholt werden. Die Anzahl der Wiederholungen ist einstellbar.
Genaue und reproduzierbare Messwerte sind durch die digital geregelte Klemmkraft des Draw-Bead-Werkzeugs garantiert. Die Stempel des Werkzeugs können schnell ausgetauscht werden, um verschiedene Prüfspezifikationen abzudecken.
Biegeversuch
Der 3-Punkt-Biegeversuch dient neben der Kennwertermittlung von Biegeeigenschaften auch der visuellen Beurteilung der Biegekante. Insbesondere das Verhalten von Schweißnähten wird im Biegeversuch visuell begutachtet. Mit verschiedenen Optionen für Biegeprüfeinrichtungen und Anpassung an vorhandene Probenhalter löst ZwickRoell diese Aufgabenstellung.
Plättchen-Biegeversuch
Der Plättchen-Biegeversuch dient der Ermittlung des Biegewinkels von Karosserieblechen mit dem Ziel, Rückschlüsse auf das Verformungsverhalten und die Anfälligkeit gegenüber Versagen von metallischen Werkstoffen bei Umformprozessen mit dominanten Biegeanteilen (z. B. Falzoperationen) oder bei Crashbelastung zu erhalten.
Diese Prüfungen können mit speziellen Vorrichtungen im 3-Punkt Biegeversuch oder 4-Punkt-Biegeversuch in allen AllroundLine Prüfmaschinen durchgeführt werden.
U-Biegeversuch
Der U-Biegeversuch wird zur Prüfung von Lackierungen und Beschichtungen von Feinblechen eingesetzt. Er wird mit einer Blechumformprüfmaschine BUP durchgeführt.
Warmumformung
- Das Formhärten als Produktionsverfahren in der Warmumformung gewann in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung, um spezifische Anforderungen an ein geringeres Gesamtgewicht bei höherer Crash-Sicherheit zu erfüllen.
- Ziel dieses Verfahrens ist es, mit einem reduzierten Einsatz an Material gleiche bzw. höhere Festigkeiten von Formblechteilen zu erreichen, als dies mit konventionellen Umformtechniken zu erreichen wäre.
- Zahlreiche Automobilhersteller nutzen diese Prozesse, um Strukturteile der Karosserie wie A- und B-Säulen, Getriebetunnel, Träger von Front- und Heckstoßstangen, Türschweller, Türverstärkungen, Längsträger, Dachrelings und Dachrahmen zu produzieren.
- Die Warmumformung ist im Vergleich zur konventionellen Umformung naturgemäß komplexer und erlaubt es, Bauteile von hoher Festigkeit, großer geometrischer Komplexität und minimierten Rückfederungseffekten in kürzerer Zeit zu produzieren. Proben werden aus dem Endprodukt entnommen, und neben der klassischen Härteprüfung werden im Zug- und Biegeversuch auch deren Festigkeit ermittelt.
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