DE10042407C2 - Verfahren zum Messen der Verformungsreserve von Formteilen aus Metall-, insbesondere Stahlblech - Google Patents

Description

Im Automobilbau, aber nicht nur in diesem Bereich der Technik, werden aus Gründen der Gewichtsminimierung dünnwandige Formteile aus Metall-, insbesondere Stahlblech, eingesetzt. Die Formteile erhalten ihre Form in einer oder mehreren Umformstufen wie Pressen, Tiefziehen oder Hochdruckumformen, um nur einige mögliche Verformungstechniken zu benennen. Für die Bewertung der einzelnen Verformungsstufen, aber auch am Ende der Gesamtverformung, ist es wichtig, Kenntnis von der Verformungsreserve des Werkstoffes an definierten Stellen des Formteils zu erhalten. Dann läßt sich das Verhalten des Formteils im weiteren Herstellungsprozeß, aber auch für den späteren betrieblichen Einsatz beurteilen. Zur Zeit stehen dafür aber keine geeigneten Meßverfahren zur Verfügung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen der Verformungsreserve von Formteilen aus Metall-, insbesondere Stahlblech, zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, bei dem ein Ausschnitt des bereits mindestens einmal verformten Formteils in einer Klemmvorrichtung aus der Form des Ausschnittes angepaßter Matrize und Patrize eingeklemmt wird und von der Patrizenseite aus in einem mittleren, von der Matrize und der Patrize ausgesparten, freien Bereich mit einem Stempel einseitig ausgebeult wird, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Aussparung in der Matrize ist, wobei für die Bewertung der Verformungsreserve die Stempelkraft, die Tiefe und/oder die Form der Ausbeulung dienen.

Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Blechen, insbesondere deren Tiefziehfähigkeit sind bekannt. Bei all diesen Verfahren geht es aber nicht um die Messung der Verformungsreserve eines mindestens einmal verformten Formteils, sondern insbesondere um die Messung der Tiefziehfähigkeit von jungfräulichen ebenen Blechproben. Ein charakteristisches Beispiel dafür ist die DIN-Norm 50101, die die Bedingungen für einen "Tiefungsversuch an Blechen und Bändern" festlegt. Bei diesem Tiefungsversuch wird eine ebene Blechprobe in einer Klemmvorrichtung zwischen einer Matrize und einer Patrize eingespannt, wobei ein mittiger Bereich der Blechprobe frei bleibt. In diesen mittigen Bereich wird ein kugelförmiger Kopf eines Stempels eingedrückt, bis die Blechprobe reißt. Die Eindringtiefe des Stempels bis zum Augenblick des Einreißens ist ein Maß für die Beurteilung der Tiefziehfähigkeit des Bleches. Solche Tiefungsversuche beschäftigen sich also nicht mit der Verformungsreserve eines bereits verformten Formteils, sondern eben nur mit der Tiefziehfähigkeit jungfräulicher ebener Bleche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also im Unterschied zu dem herkömmlichen Tiefungsversuch das Formteil, also das mindestens einmal verformte Blech, ohne jede weitere Verformung in einer der Form des Formteils angepaßten Klemmvorrichtung eingespannt und an einer definierten Stelle ausgebeult. Aus der dabei aufgewendeten Kraft und/oder dem Beulweg beziehungsweise der Form der Ausbeulung läßt sich dann eine Aussage über die Verformungsreserve des für das Formteil eingesetzten Werkstoffes an definierter Stelle machen. Sofern eine Ausbeulung bis zum Einriß vorgenommen wird, reicht oftmals zur Bestimmung der Verformungsreserve der Beulweg aus.

Zur genaueren Auswertung der Messung hinsichtlich der Verformungsreserve kann ein Meßraster auf dem Formteil vor und nach dem Verformungsschritt, nach dem die Verformungsreserve gemessen werden soll, angebracht werden. Hierbei wird das Formteil mit dem dann schon deformierten Meßraster oder dem neu aufgebrachten, noch nicht deformierten Meßraster bei der Ausbeulung weiter verformt. Bei einem auf eine ebene Platine aufgebrachten Meßraster muß das Meßraster nach jeder Umformung des Formteils analysiert werden.

Vorzugsweise wird eine Matrize mit einem an der Aussparung abgerundeten Kantenrand verwendet. Ferner sollte der verwendete Stempel einen Kopf haben, der zumindest an seinem Kantenrand abgerundet ist. Der Kopf des Stempels kann auch kugelig oder elliptisch rund sein.

Um die Reibung zwischen den am Beulvorgang beteiligten Teilen zu reduzieren, kann der Kopf des Stempels und/oder der Kantenrand der Aussparung in der Matrize poliert sein. Auch ist es möglich, ein Schmiermittel zwischen dem Formteil und dem Stempel und/oder der Matrize zu verwenden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die in schematischer Darstellung im Axialschnitt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt.

In einem Gestell 1 ist auswechselbar eine Klemmvorrichtung gehalten, die aus einer Matrize 2 und einer als Niederhalter dienenden Patrize 3 besteht. Die zusammenwirkenden Klemmbacken von Matrize 2 und Patrize 3 sind der Form des einzuklemmenden Formteils 4, im vorliegenden Fall der Zylinderform eines aufgeschnittenen Rohres, angepaßt. Mittels einer Schraube 9 sind sie bei einzuklemmendem Formteil 4 zueinander räumlich fixierbar. In der Matrize 2 und in der Patrize 3 sind koaxiale Bohrungen 5, 6 vorgesehen, von denen die Bohrung 5 in der Matrize 2 einen größeren Durchmesser als die Bohrung 6 in der Patrize 3 hat. Die Matrize 2 und die Patrize 3 sparen also vom eingeklemmten Bereich des Formteils 4 einen mittleren Bereich aus. Der in diesen Aussparungen 5a, 6a liegende mittlere Bereich des Formteils 4 kann einseitig in Richtung der Matrize 2 ausgebeult werden. Dazu dient ein in der Bohrung 6 sitzender Stempel 7. Der Stempel 7 hat einen abgerundeten Kopf. Auch der Kantenrand der Aussparung 5a in der Matrize 2 ist abgerundet.

Wird nun auf den Stempel 7 Druck ausgeübt, dann wird das Formteil 4 in seinem mittleren, von der Matrize 2 und der Patrize 3 ausgesparten Bereich ausbeult. Dieser Vorgang kann beobachtet werden durch einen unterhalb der Matrize 2 aufgestellten Spiegel 8.

Claims (5)

1. Verfahren zum Messen der nach mindestens einem Verformungsschritt noch verbleibenden Verformungsreserve von Formteilen (4) aus Metall, insbesondere Stahlblech, bei dem ein Ausschnitt des bereits mindestens einmal verformten Formteils (4) in einer Klemmvorrichtung aus der Form des Ausschnittes angepaßter Matrize (2) und Patrize (3) eingeklemmt wird und von der Patrizenseite aus in einem mittleren, von der Matrize (2) und der Patrize (3) ausgesparten, freien Bereich mit einem Stempel (7) einseitig ausgebeult wird, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Aussparung (5a) in der Matrize (2) ist, wobei für die Bewertung der Verformungsreserve die Stempelkraft, die Tiefe und/oder die Form der Ausbeulung dienen.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrize (2) mit einem an der Aussparung (5a) abgerundeten Kantenrand verwendet wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stempel (7) verwendet wird, dessen Kopf zumindest an seinem Kantenrand abgerundet ist.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Stempels (7) und/oder der Kantenrand der Aussparung (5a) in der Matrize (2) poliert sind.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittel zwischen dem Formteil (4) und dem Stempel (7) und/oder der Matrize (2) verwendet wird.