Tiefziehen Grundlagen

Einteilung Fertigungsverfahren

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Caption: : Einteilung Fertigungsverfahren

Definition: Umformverfahren

Das Umformverfahren gehört der 2. Hauptgruppe der Fertigungsverfahren an und beschreibt nach DIN 8580 das plastische beziehungsweise bildsame Ändern der Form eines festen Körpers mit Beibehaltung des Zusammenhalts sowie der Masse. Definition nach DIN 8580: „Umformen ist die gezielte Änderung der Form, der Oberfläche und der Werkstoffeigenschaften eines Werkstücks unter Beibehaltung von Masse und Stoffzusammenhang“

Einteilung der Umformverfahren

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Definition: Tiefziehen

In DIN 8584 wird Tiefziehen wie folgt definiert: „Tiefziehen ist Zugdruckumformen eines Blechzuschnittes (je nach Werkstoff auch einer Folie oder Platte, eines Ausschnitts oder Abschnitts) zu einem Hohlkörper oder eines Hohlkörpers zu einem Hohlkörper mit kleinerem Umfang ohne beabsichtige Veränderung der Blechdicke.“

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Caption: : Tiefziehwerkzeug

Komponenten eines Tiefziehwerkzeuges

Verfahrensprinzip

Fertigungstechnik - Tiefziehen (Embed)

Zu Beginn wird eine Blechsonde beziehungsweise Blechplatine  zentrisch auf einen Ziehring gelegt und zwischen Ziehring und Niederhalter eingespannt und fixiert. In der ersten Phase des Umformprozesses findet das Streckziehen statt. Dabei formt der Ziehstempel den Ziehteilboden aus und der Werkstoff fließt ohne Nachfließen aus der Blechdicke. Der grundlegende Tiefziehvorgang wird erst eingeleitet, wenn die durch den Ziehstempel eingeleitete Kraft die Summe der ideellen Umformkraft und der Reibkraft im Ziehteilflansch, somit der Flanscheinzugskraft, übersteigt. Nachdem die Hohlform mittels Durchzugs gebildet wurde, fährt der Stempel wieder nach oben.

Spannungszustände

Dabei treten Zugspannungen in radialer und Druckspannungen in tangentialer Richtung in Zarge und im Boden auf. Das Element wird in tangentialer Richtung gestaucht und radialer Richtung gestreckt. Wobei sich die Zug- und Druckspannungen im Flansch überlagern. Die tangentiale Stauchung σt erfolgt beim Tiefziehprozess durch das Wandern des Werkstoffes zu immer kleineren Durchmessern während die Zugspannung σr durch die Zugkraft beim Einziehen der Ronde in den Ziehspalt entsteht. Die Druckspannung σd entsteht dabei durch die Faltenhalterkraft, da der Werkstoff hierbei auf Druck beansprucht wird. Neben diesen Spannungen ergibt zusätzlich die Biegespannung σb, welche durch das Biegen über die Ziehkante entsteht.

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Caption: : Spannungsverteilung

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Reibung

Caption: : Reibverhältnisse beim Tiefziehen

Die Reibung findet zwischen Werkzeug und Blechronde in drei unterschiedlichen Zonen statt. Diese sind die Blechauflagefläche am Ziehring/Niederhalter, Ziehkantenrundung und Stempelkantenrundung unterteilt. Um größere Grenzziehverhältnisse zu gewinnen muss die Reibung in der Umformzone, also am Ziehring und an der Ziehkantenrundung, möglichst gering sein. Im Gegensatz dazu hat eine höhere Reibung an der Stempelkantenrundung einen positiven Einfluss auf die maximale Stempelkraft. Hierbei steht eine höhere Kraft zur Verfügung. Bei höheren Umformgraden, die bei geringer Reibung in den Zonen des Ziehkantenringes und der Ziehkantenreibung entstehen, steigt auch die Wahrscheinlichkeit eines Ziehfehlers. Um diese zu verhindern, werden verschiedene Schmiermittel eingesetzt.