Umformen

Einteilung der Umformverfahren nach dem Spannungszustand

DIN 8582:

Abbildung 1

Zu den wichtigsten Verfahren der Blechumformung gehören Tiefziehen und Streckziehen. Mit diesen Verfahren werden diverse Produkte für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete hergestellt:

• Automobilindustrie –> Türen, Hauben, Kotflügel
• Hausgeräteindustrie –> Spühlbecken, Abzugshauben, Gefriergeräte
• Nahrungsmittelindustrie -> Kochtöpfe, Joghurtbecher, Konserven
• Sonstige Industriebereiche -> Badewannen, Kapseln für Gasflaschen

Anwendung des Verfahrens Tiefziehen

Tiefziehen ist laut Definition nach DIN 8584 das Zugdruckumformen eines ebenen Blechzuschnittes in einen einseitig offenen Hohlkörper aller Formen ohne gewollte Änderung der Blechdicke, die Wanddicke entspricht der Bodendicke. Beim Tiefziehen im Erstzug entsteht aus dem zugeschnittenen ebenen Blech (ugs. Ronde) das Ziehteil in einem einzigen Prozessschritt. Bei größeren Formänderungen erfolgt der Umformprozess im Weiterzug des im Erstzug Hergestellten Bauteils.

Die einzelnen Phasen beim Ziehvorgang

Abbildung 2

• die Ronde wird auf der Ziehmatrize zentrisch aufgelegt
• der Niederhalter drückt die Ronde fest auf die Ziehmatrize
• der Niederhalter drückt die Ronde fest auf die Ziehmatrize
• der Ziehstempel zieht die Ronde durch die Öffnung der Ziehmatrize, dadurch wird der äußere Durchmesser der Ronde immer mehr verkleinert. Bis die Ronde vollständig zum Hohlkörper umgeformt ist
• Soll am Hohlkörper ein Kragen verbleiben, so müsste der Tiefzug begrenzt werden.

Entstehung der charakteristischen Dreiecke

Abbildung 3

Formt man einen Hohlkörper in eine Ronde zurück, dann ergibt sich das der Boden des Napfes mit seinem Radius r_n unverändert erhalten bleibt. Sich der Mantel (auch Zarge) des Hohlteils aus einer Vielzahl von Rechtecken der Breite b und der Länge (r_a – r_n) gebildet werden und zwischen den Rechtecken Dreiecksflächen, den sog. „charaktarischen Dreiecksflächen“ entstehen.

Folge der charakteristischen Dreiecke

Überschüssiger Werkstoff geht nicht verloren, würde aber ohne einen Niederhalter zur Faltenbildung führen. Da ein ausweichen des Werkstoffes nicht möglich ist, wird das Blech zwischen Niederhalter und Ziehring gestaucht, zwischen Ziehring und Stempel wieder gestreckt. Zu beachten ist das die Niederhalterkraft außer der eigentlichen Ziehkraft zusätzlich aufgebracht werden muss. Dies führt zur Erhöhung der gesamt Ziehkraft.

Die Ziehkraft wird vom Materialquerschnitt des Werkstück übertragen und zwar zunächst in Boden nähe. Im fortlaufenden Ziehvorgang erfolgt diese Kraft auch auf den zylindrischen Teil in Bodennähe. Dadurch erfolgt eine Schwächung, kein Verlust, des Materialquerschnittes in Bodennähe

Abbildung 4

Spannungsverteilung

Tangentiale Stauchung σt Entsteht durch das wandern des Werkstoffes zu immer kleineren Durchmessern. Radiale Zugspannung σr entsteht durch die Zugkraft beim Einziehen der Ronde in den Ziehspalt. Die Druckspannung σd Entsteht durch die Niederhalterkraft, hier wird der Werkstoff auf Druck beansprucht. Die Biegespannung σb entsteht durch das Biegen über die Ziehkante.

Abbildung 5