completed Doctorates & Habilitations
Filter: Field Engineering Sciences, Faculty of Mechanical Science and Engineering, Theses, Dissertation & Habilitation
Dickblechumformung rotationssymmetrischer Teile
Art der Abschlussarbeit
Dissertation
Autoren
- Süße, Dietmar
Weitere Betreuer
Prof.Dr.-Ing. Wolfgang Voelkner
Abstract
In der vorliegenden Arbeit wurden experimentelle und theoretische Methoden zur Untersuchung der Prozeß- und Qualitätssicherheit bei der Umformung dicker Bleche angewendet und auf ihre Eignung hin untersucht.
Die experimentellen Untersuchungen wurden mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung und -auswertung durchgeführt. Nach der Auswertung der Versuche in Bezug auf die Ermittlung der Zusammenhänge zwischen den technologischen Größen (Umformkraft und Druckberührdauer) mit der erzielten Geometrie konnten direkte Zusammenhänge und Wechselwirkungen nachgewiesen werden. Höhere Prägekräfte und längere Druckhaltezeiten führten zu größeren Genauigkeiten der Profilform.
Die vollständige Auswertung erfolgte auf der Basis von 5 mm dickem Blech. Weitere Versuche mit anderen Blechdicken zeigten prinzipiell die gleichen Ergebnisse.
Ein Vergleich der im Experiment ermittelten Kräfte für den Tiefzieh- und Prägevorgang erfolgte mit dem Simulationsprogramm NISCHA, welches für rotationssymmetrische Ausgangsteile unter drehsymmetrischer Belastung ausgelegt ist. Dabei ist eine sehr gute Übereinstimmung der Werkstückgeometrien, der Blechdickenverläufe und der Kräfte zwischen Simulation und Experiment festzustellen.
Eine Optimierung der Prozeßgestaltung erlaubt der sog. Nachformvorgang. Hierbei wird die Geometrie des Werkstückes durch ein neues Werkzeugkonzept realisiert, welches durch eine weggesteuerte Umformung (ein gezieltes “Überbiegen”) gestattet, ohne hohe Prägekräfte die gewünschte Auslegungsgeometrie zu erzielen.
Dabei können mit weit geringeren Kräften als beim klassischen Prägen gearbeitet und Chargenschwankungen der Werkstoffe durch eine Verfahrwegkorrektur an der Umformmaschine ausgeglichen werden. Mit dem Simulationssystem NISCHA läßt sich der gesamte Umformvorgang in einer hohen Qualität vorher simulieren, so daß die Abweichungen zwischen gemessener und simulierter Werkstückgeometrie und dazugehöriger Blechdicke sehr gering sind. Dies betrifft sowohl einstufige als auch mehrstufige Umformvorgänge.
In dieser Arbeit wurde am Beispiel einer realen Prozeßsimulation zur Herstellung einer Radscheibe die Handhabung und Durchführung mit verschiedenen Simulationsprogrammen verglichen. Die einzelnen Programme genügen je nach Zielstellung unterschiedlichen Anforderungen und sind jeweils für bestimmte Anwendungsfälle konzipiert. Gegenübergestellt wurden kommerzielle und universitäre Programmpakete. Dabei wurde neben der prinzipiellen Realisierbarkeit einer Stufenfolge auch der Modellierungsaufwand untersucht. Weiterhin sind die Programme hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf Dickbleche, also einen breiten Einsatzbereich der Blechdicke, getestet worden.
Dabei erwies sich das universitäre Programm NISCHA in seinen Möglichkeiten und Eigenschaften als sehr geeignet. Es liefert sehr genaue Ergebnisse in Bezug auf die Kraftermittlung und andere Größen über einen relativ breiten Blechdickenbereich bis zu ca. 8 mm bei Stahlwerkstoffen.
Die Berechnungsergebnisse, dargestellt als Blechdickenverlauf über den Radius, ermöglichten eine gute Aussage über die Vorgänge und Problembereiche der hier ausgewählten Prozeßsimulation. Qualitativ und auch quantitativ stimmen die verglichenen Ergebnisse der Simulationsprogramme gut überein.
Die experimentellen Untersuchungen wurden mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung und -auswertung durchgeführt. Nach der Auswertung der Versuche in Bezug auf die Ermittlung der Zusammenhänge zwischen den technologischen Größen (Umformkraft und Druckberührdauer) mit der erzielten Geometrie konnten direkte Zusammenhänge und Wechselwirkungen nachgewiesen werden. Höhere Prägekräfte und längere Druckhaltezeiten führten zu größeren Genauigkeiten der Profilform.
Die vollständige Auswertung erfolgte auf der Basis von 5 mm dickem Blech. Weitere Versuche mit anderen Blechdicken zeigten prinzipiell die gleichen Ergebnisse.
Ein Vergleich der im Experiment ermittelten Kräfte für den Tiefzieh- und Prägevorgang erfolgte mit dem Simulationsprogramm NISCHA, welches für rotationssymmetrische Ausgangsteile unter drehsymmetrischer Belastung ausgelegt ist. Dabei ist eine sehr gute Übereinstimmung der Werkstückgeometrien, der Blechdickenverläufe und der Kräfte zwischen Simulation und Experiment festzustellen.
Eine Optimierung der Prozeßgestaltung erlaubt der sog. Nachformvorgang. Hierbei wird die Geometrie des Werkstückes durch ein neues Werkzeugkonzept realisiert, welches durch eine weggesteuerte Umformung (ein gezieltes “Überbiegen”) gestattet, ohne hohe Prägekräfte die gewünschte Auslegungsgeometrie zu erzielen.
Dabei können mit weit geringeren Kräften als beim klassischen Prägen gearbeitet und Chargenschwankungen der Werkstoffe durch eine Verfahrwegkorrektur an der Umformmaschine ausgeglichen werden. Mit dem Simulationssystem NISCHA läßt sich der gesamte Umformvorgang in einer hohen Qualität vorher simulieren, so daß die Abweichungen zwischen gemessener und simulierter Werkstückgeometrie und dazugehöriger Blechdicke sehr gering sind. Dies betrifft sowohl einstufige als auch mehrstufige Umformvorgänge.
In dieser Arbeit wurde am Beispiel einer realen Prozeßsimulation zur Herstellung einer Radscheibe die Handhabung und Durchführung mit verschiedenen Simulationsprogrammen verglichen. Die einzelnen Programme genügen je nach Zielstellung unterschiedlichen Anforderungen und sind jeweils für bestimmte Anwendungsfälle konzipiert. Gegenübergestellt wurden kommerzielle und universitäre Programmpakete. Dabei wurde neben der prinzipiellen Realisierbarkeit einer Stufenfolge auch der Modellierungsaufwand untersucht. Weiterhin sind die Programme hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf Dickbleche, also einen breiten Einsatzbereich der Blechdicke, getestet worden.
Dabei erwies sich das universitäre Programm NISCHA in seinen Möglichkeiten und Eigenschaften als sehr geeignet. Es liefert sehr genaue Ergebnisse in Bezug auf die Kraftermittlung und andere Größen über einen relativ breiten Blechdickenbereich bis zu ca. 8 mm bei Stahlwerkstoffen.
Die Berechnungsergebnisse, dargestellt als Blechdickenverlauf über den Radius, ermöglichten eine gute Aussage über die Vorgänge und Problembereiche der hier ausgewählten Prozeßsimulation. Qualitativ und auch quantitativ stimmen die verglichenen Ergebnisse der Simulationsprogramme gut überein.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Umformprobleme für doppelt gekrümmte Flächen
Berichtsjahr
2005
This information is provided by FIS.
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