Umformverhalten makrostrukturierter Feinbleche bei Zieh- und Hydroformverfahren

Innerhalb des Forschungsvorhabens wurden im ersten Projektabschnitt Halbzeuguntersuchungen zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften makrostrukturierter Feinbleche durchgeführt.

Es wurde der Einfluss der Art der Struktur, der Walzrichtung der Struktur und der Lage der Struktur sowie des Ausgangswerkstoffs unter ausgewählten Beanspruchungen für einen möglichen Steifigkeitsgewinn nachgewiesen. Im zweiten Projektabschnitt wurden die Technologischen Untersuchungen zur Ermittlung des Umformverhaltens makrostrukturierter Feinbleche bei Zieh- und Hydroformverfahren an strukturangepassten Probengeametrien durchgeführt. Zur Verfügung standen für dieses Projekt walzstrukturierte, kugelstrukturierte und beulstrukturierte Feinbleche der Werkstoffgruppen Aluminium und Stahl.

Makrostrukturierte Feinbleche weisen charakteristische, werkstoffabhängige Steifigkeitsmaxima bzw. -minima unter Beanspruchung auf. Die maximalen und die minimalen Werte innerhalb einer Struktur des gleichen Werkstoffes streuen teilweise um mehrere 100%. Jede untersuchte Makrostruktur weist Biegehauptrichtungen auf. Für die einseitig zur Blechebene eingebrachten Kugel- bzw. Beulstrukturen ist insbesondere die Lage der Struktur beim Prüfen zu beachten. Für eine qualitative Bewertung des Steifigkeitsverhaltens werden neue Kenngrößen definiert wie die auf das nicht strukturierte Feinblech normierte Formänderungsarbeit Im Projektverlauf wurde der sog. Rondenbeulversuch entwickelt.

Für das Umformen makrostrukturierter Feinbleche wurde der werkzeugseitige und prozessseitige Einfluss nachgewiesen. Die Ergebnisse aus dem angepassten Näpfchenziehversuch belegen, dass insbesondere der Ziehspalt, der Ziehringradius und die Stempelgeometrie das Umformverhalten makrostrukturierter Feinbleche entscheidend beeinflussen. Zum Umformen benötigte

Schmiermittelmengen liegen unter 1,5 g/m2. Unter Verwendung von strukturangepassten, distanzierten Niederhaltern können Blechteile tiefgezogen werden, bei denen die Struktur überwiegend erhalten bleibt. Abbruchkriterium ist der visuell dedektierte Beginn der Struktureinebnung im Bodenbereich von weniger als 10% bei geringstem Raffen der Strukturen im gesamten BauteiL Das wirkmedienbasierte Umformen, angepasst an das hydraulische Tiefen, diente zur Ermittlung der Verfahrensgrenzen. Prozessseitig wurde das wirkmedienbasierte Umformen mit den Wirkmedien Druckluft und Wasseremulsion für den Niederdruckbereich für eine flexible Dichtung nachgewiesen.
Werkzeugseitig wurden die Erkenntnisse aus dem angepassten Näpfchenziehversuch übertragen.