Als jemand, der sich intensiv mit der Metallbearbeitung beschäftigt, erforsche ich oft effektive Techniken zur Formgebung von Materialien. In diesem Artikel gebe ich 4 Tipps zum Tiefziehen und Bildung Blechbearbeitung, die meine Projekte deutlich verbessert hat. Das Verständnis der Feinheiten dieser Prozesse kann einen wesentlichen Unterschied in Bezug auf Präzision und Qualität ausmachen. Egal, ob Sie ein erfahrener Profi oder Anfänger sind, diese Erkenntnisse helfen Ihnen, Ihre Fähigkeiten zu verbessern und Ihre Ergebnisse in der Blechbearbeitung zu optimieren. Lassen Sie uns diese wichtigen Tipps näher betrachten!

Tiefziehen ist ein Stanz- und Bildung Verfahren, bei dem ein flaches Blech durch eine konkave Matrize unter dem Druck einer konvexen Matrize zu einem offenen Hohlkörper geformt wird. Bei allen Arten von Blechkomponenten wird Tiefziehen häufig zur Herstellung verschiedener zylindrischer Teile, Halbkugeln und parabolischer Köpfe größerer Abmessungen oder aus dickerem Material verwendet.

Der Prozess und die Anforderungen des Tiefziehens

Im Allgemeinen muss der Tiefziehvorgang durch Druck der hydraulische Presse durch die Tiefziehform. Im Allgemeinen wird die Kaltverarbeitung nur für die Formgröße oder Verformung des dickeren Plattenmaterials verwendet, die Tiefziehformung wird für die Warmverarbeitung verwendet.

Tiefziehverfahren

Das folgende Diagramm zeigt den Durchmesser D und die Dicke T des runden, flachen Plattenrohlings, der in die konkave Positionieröffnung der Matrize eingelegt wird. Durch Tiefziehen werden die zylinderförmigen Teile des Ziehprozesses hergestellt.

Beim Tiefziehvorgang entsteht durch die Tiefziehkraft F und den Spalt Z zwischen den konvexen und konkaven Matrizen ein Biegemoment. Nach dem Abwärtsdruck berührt die konvexe Matrize das Plattenmaterial nach unten, sodass sich das Plattenmaterial konkav biegt. In der abgerundeten Führung der konvexen und konkaven Matrize wird es in die konkave Matrizenöffnung gezogen. Das Plattenmaterial entwickelt sich langsam zu einem Zylinderboden (unter dem zentralen Teil der konvexen Matrize befindet sich der Plattenboden), einer einfachen Wand (in die Öffnung im kreisförmigen Teil des Plattenmaterials gezogen) und einer konvexen Kante (nicht in die Öffnung im kreisförmigen Teil gezogen). Während die konvexe Matrize weiter fällt, bleibt der Boden der einfachen Wand im Wesentlichen unverändert. Der ringförmige Flansch schrumpft ständig bis zur Öffnung und wird in die konkave Matrizenöffnung gezogen, um sich in eine Zylinderwand zu verwandeln. So nimmt die einfache Wand allmählich an Höhe zu, der Flansch schrumpft allmählich und wird schließlich vollständig in die konkave Matrizenöffnung gezogen, um sich in eine einfache Wand zu verwandeln. Damit ist der Ziehvorgang beendet. Aus dem runden Plattenmaterial wird ein offener Hohlkreis mit einem Durchmesser von d1 und einer Höhe von h.

1. Rohlingvorbereitung:

Stanzen: Ein flacher Blechrohling wird mithilfe einer Stanzpresse aus einem größeren Blech oder einer Rolle auf eine präzise Größe und Form zugeschnitten.

Schmierung: Der Rohling wird geschmiert, um die Reibung zu verringern und ein Reißen während des Ziehvorgangs zu verhindern.

2. Werkzeuge:

Stempel: Ein festes Stück, das den Rohling in die Matrizenhöhle drückt.

Matrize: Ein Hohlraum, der den Rohling in die gewünschte Form bringt.

Rohlingshalter: Hält den Rohling an Ort und Stelle und steuert den Materialfluss in die Matrizenhöhle.

3.Zeichnung:

Der Rohlinghalter klemmt den Rohling fest gegen die Matrize, um Faltenbildung zu vermeiden.

Der Stempel senkt sich und drückt den Rohling in die Matrizenhöhle. Das Material wird radial nach innen gezogen und plastisch in die gewünschte Form verformt.

Während sich der Stempel weiter bewegt, wird der Rohling immer tiefer in die Matrize gezogen und bildet so die Wände des Bauteils.

4. Auswurf:

Nach der Formgebung zieht sich der Stempel zurück und das geformte Teil wird mithilfe eines Auswerfermechanismus aus der Matrize ausgeworfen.

Tiefziehverformungsanalyse

Der Tiefziehprozess lässt sich folgendermaßen verstehen: Beim Tiefziehprozess schrumpft der ringförmige Flansch allmählich, bis der Fluss durch die konkave Matrizenöffnung in die Zylinderwand übergeht. Der Tiefziehprozess ist ein relativ komplexer plastischer Verformungsprozess. Jeder Teil des Rohlings kann je nach Verformung in mehrere Bereiche unterteilt werden.

1. Der Boden des Zylinders (kleiner Verformungsbereich) berührt mit der konvexen Matrizenunterseite den zentralen Bereich des runden Teils des einfachen Bodens aus Plattenmaterial. Beim Tiefziehen behält dieser Bereich immer seine flache Form bei und wird von einer gleichmäßigen radialen Spannung umgeben. Dies kann als Bereich ohne plastische Verformung oder als Bereich mit sehr kleiner plastischer Verformung betrachtet werden. Das Bodenmaterial wird durch die konvexe Matrizenunterseite gegen die Zylinderwand gedrückt, sodass eine axiale Zugspannung entsteht.

2. Der Flanschbereich (großer Verformungsbereich) oberhalb des konkaven Matrizenringbereichs, also des Flansches, ist der Hauptverformungsbereich beim Tiefziehen. Beim Tiefziehen erzeugt der Flanschbereich des Materials aufgrund der Tiefziehkraft eine radiale Zugspannung σ1, die in Schrumpfungsrichtung zur konkaven Matrizenöffnung fließt und das Material zusammendrückt, wodurch eine tangentiale Druckspannung σ3 entsteht. Dadurch wird ein fächerförmiger Teil des Rohlings F durch einen imaginären keilförmigen Schlitz gezogen und erfährt eine Verformung ähnlich F2, siehe folgendes Diagramm.

Wenn der Flansch groß und das Blech dünn ist, verliert der Flanschteil aufgrund der tangentialen Druckspannung beim Ziehen an Stabilität und wölbt sich, wodurch das sogenannte „Faltenphänomen“ entsteht. Daher wird zum Crimpen des Flansches üblicherweise ein Crimpring verwendet.

3. Fasswand (Kraftübertragungsbereich) Dies ist der Verformungsbereich, in dem das Material durch tangentiale Kompression, radiale Dehnung, Schrumpfung und Fließübertragung im Flanschteil grundsätzlich keine großen Verformungen mehr erfährt. Beim weiteren Tiefziehen übernimmt die konvexe Form die Aufgabe der Kraftübertragung auf den Flansch. Das einfache Wandmaterial trägt während des Tiefziehkraftübertragungsprozesses selbst die Rolle der einseitigen Zugspannung, ist in Längsrichtung leicht gedehnt und hat eine etwas geringere Dicke.

4. Konkaver Matrizeneckteil (Übergangsbereich) Flansch und einfacher Wandschnittpunkt-Übergangsteil, wo die Materialverformung komplexer ist, zusätzlich zu den gleichen Eigenschaften wie das Flanschteil, das radialer Zugspannung und tangentialer Druckspannung ausgesetzt ist, Kraft, zusätzlich zu der Rolle der konkaven Matrizeneck-Extrusion und Biegerolle und der Bildung dicker Druckspannung.

5. Konvexer Matrizeneckteil (Übergangsbereich): Der Übergangsbereich zwischen einfacher Wand und einfachem Boden trägt die radiale und tangentiale Zugspannung, die dickere wird durch Extrusion und Biegung der konvexen Matrizenecke und die Druckspannung beeinflusst. Beim Tiefziehen kommt es durch radiale Dehnung zu einer gewissen Dickenverdünnung. Die stärkste Verdünnung tritt an der konvexen Matrizenecke und der Wand des Zylinders auf. Zu Beginn des Tiefziehens muss im Bereich zwischen der konvexen und der konkaven Matrizenseite weniger Material übertragen werden. Der Verformungsgrad ist gering, der Kalthärtungsgrad ist gering, aber auch die nutzbare Reibung an der konvexen Matrizenecke ist gering, sodass die zu übertragende Tiefziehkraft kleiner ist. Daher ist dieser Bereich beim Tiefziehen am anfälligsten für Brüche.

Variation der Wandstärke bei Tiefziehteilen

Die ungleichmäßige Wandstärke von Tiefziehteilen ist in der folgenden Abbildung zu sehen. Die folgende Abbildung zeigt die Veränderung der Wandstärke beim Tiefziehen eines elliptischen Kopfes aus Kohlenstoffstahl, die folgende Abbildung b zeigt die Veränderung der Wandstärke beim Tiefziehen von Flanschzylinderteilen mit Crimpring.

Prozessanforderungen der Tiefziehverarbeitung

Durch Tiefziehen können komplex geformte Teile hergestellt werden, beispielsweise zylindrische, gestufte, konische, quadratische, kugelförmige und dünnwandige Teile in verschiedenen unregelmäßigen Formen. Die Präzision des Tiefziehens hängt jedoch von vielen Faktoren ab, wie z. B. den mechanischen Eigenschaften und der Materialstärke des Materials, der Formstruktur und -präzision, der Anzahl und Abfolge der Prozesse usw. Die Fertigungsgenauigkeit von Tiefziehteilen ist im Allgemeinen nicht hoch und liegt unter IT11. Gleichzeitig beeinflusst die Verformungsleistung des Tiefziehens, ob das Tiefziehverfahren gut oder schlecht ist, direkt, ob die Teile mit der wirtschaftlichsten und einfachsten Methode hergestellt werden können oder nicht. Die Prozessanforderungen für Tiefziehteile lauten wie folgt.

1. Die Form der Tiefziehteile sollte möglichst einfach und symmetrisch sein. Bei der Konstruktion von Tiefziehteilen sollte die Verarbeitung so kombiniert werden, dass möglichst einfach zu formende Teile verwendet werden können, die den Formanforderungen entsprechen. Die folgende Tabelle zeigt die Klassifizierung nach dem Schwierigkeitsgrad des Tiefziehens. In der Abbildung sind alle Arten von Tiefziehteilen dargestellt. Der Schwierigkeitsgrad steigt von oben nach unten an. Der Schwierigkeitsgrad von Tiefziehteilen desselben Typs nimmt von links nach rechts zu. Dabei steht e für die minimale gerade Kantenlänge, f für die maximale Größe des Tiefziehteils, a für die kurze Achsenlänge und b für die lange Achsenlänge.

2. Für zylindrische Tiefziehteile mit Flansch liegt der geeignetste Flansch beim Tiefziehen mit Bördelring im folgenden Bereich: d+12t≤d konvex≤d+ 25t

wobei d der Durchmesser des runden einfachen Teils in mm ist.

T – Dicke des Materials, mm.

d konvex – Flanschdurchmesser, mm.

3. Die Ziehtiefe sollte nicht zu groß sein (dh H sollte nicht größer als 2d sein). Wenn einmal hineingezogen werden kann, ist seine Höhe am besten: kein Flansch, runde einfache Stücke: H ≤ (0,5 ~ 0,7) d

4. Beim Ziehen tiefer Teile des Zylinders sollte der Eckradius r konvex des Boden- und Wandteils r konvex ≥ t und der Eckradius r konkav zwischen Flansch und Wand ≥ 2t sein. Unter günstigen Bedingungen für eine Verformung ist r konvex ≈ (3 bis 5) t oder r konkav ≈ (4 bis 8) t am besten geeignet. Wenn r konvex (oder r konkav) ≥ (0,1 bis 0,3) t ist, kann die Formgebung verbessert werden.

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