Prüfen mit Power

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Blechumformung – Der zunehmende Einsatz hochfester Stähle erfordert neue Arbeitsprozesse. Moderne Prüfmaschinen unterstützen deshalb den Konstrukteur bei Tests zur Umformbarkeit.

24. Februar 2010

Ein ungebrochener Trend nicht nur im Automobilbau ist der zunehmende Einsatz hoch- und höchstfester Stahl-Werkstoffe, mit denen sich gewichtssparende Konstruktionen realisieren lassen. Problematisch bei diesen Werkstoffen sind jedoch ihr verringertes Formänderungsvermögen und die höhere Rückfederung, die neue Herausforderungen an die Umformtechnik und die Prozessführung stellen. Entscheidend für die Entwicklung neuer Legierungen und neuer Verarbeitungstechniken sowie für die spätere serienmäßige Produktion sind deshalb Blechumformprüfmaschinen mit einem deutlich nach oben erweiterten Kraftbereich. Speziell für den Einsatz an hoch- und höchstfesten innovativen Stahlwerkstoffen hat der Ulmer Prüftechnikspezialist Zwick deshalb die Blechumformprüfmaschine BUP1000 entwickelt, mit der sich Kräfte bis 1.000 Kilonewton realisieren lassen.

Flexibler Einsatz

Die integrierten Funktionen für das Niederhalten, Stanzen, Ziehen und Auswerfen ermöglichen dabei die unterschiedlichsten Versuche. Der einfache und schnelle Austausch der Werkzeuge für die verschiedenen Versuche sowie die einzeln steuerbaren Funktionen erlauben einen flexiblen Einsatz der Maschine. Die geringe Reibung zwischen Kolben und Zylinder gewährleistet eine hohe Reproduzierbarkeit.

Typische Anwendungen sind der klassische Tiefungsversuch nach Erichsen (DIN EN ISO 20482), der Näpfchenziehversuch zur Zipfligkeitsprüfung gemäß EN 1669 sowie Lochaufweitungsversuche, die bei hochfesten Stahlwerkstoffen vermehrt zum Einsatz kommen. Zunehmende Bedeutung erhält auch die Bestimmung der Grenzformänderungskurve, mit deren Hilfe in einem zweistufigen Experiment kritische Formänderungen erzeugt werden, die dann mit den Formänderungen am realen Bauteil verglichen werden. Die ermittelte Grenzformänderungskurve hilft, schon beim Design des Bauteiles die Umformung zu optimieren und somit den Entwicklungsprozess zu beschleunigen. Im Detail wurde auch an Kleinigkeiten gedacht, zum Beispiel den nötigen Platz für das Einlegen von Gleitmaterialien. Diese Versuche nach ISO 12004 erfordern neben einer Blechumformprüfmaschine auch ein entsprechendes optisches Auswertesystem. Für eine schnelle und einfache Bestimmung der Rückfedereigenschaften an kundenspezifischen Proben lassen sich zudem individuelle Werkzeuge in die Prüfmaschine integrieren.

Viele Vorteile im Detail

Die Maschine erfasst den Verlauf der Kräfte und des Stempelwegs, die sich zum Beispiel über Zwicks bewährte Prüfsoftware testXpertII verwalten lassen. Darüber hinaus dienen die Messwerte auf Maschinenebene zur Versuchssteuerung, zum Anfahren bestimmter Kraft- und Wegwerte oder auch zur Detektierung eines einsetzenden Versagens der Probe sowie zum gezielten Abbruch des Versuchs. Für eine optimale Bestimmung der Kraft als Funktion der Zeit oder des Stempelweges kann eine Messung direkt am Stempel mit einem Kraftaufnehmer erfolgen. Für den Näpfchenziehversuch ist ein hydraulischer Auswerfer in den Ziehstößel integriert, was zum einen die Handhabung erheblich erleichtert und zudem im Routinebetrieb den Prüflingsdurchsatz deutlich erhöht. Für Warmziehversuche an Leichtmetallen bietet die Maschine Optionen bis zu einer Temperatur von 400 Grad Celsius. Höhere Temperaturen werden wenn möglich kundenspezifisch umgesetzt. Die hydraulische und elektrische Absicherung aller Funktionen entsprechend der aktuellen Standards gewährleistet die Sicherheit der laufruhigen und robusten Prüfmaschine im Betrieb.

Die Bedienung und Steuerung der Maschine geschieht wahlweise über ein schwenkbares Display mit intuitiver Bedienerführung oder optional über die von Zwick entwickelte Standard-Mess- und Regelelektronik testControl in Verbindung mit der Prüfsoftware testXpertII. Deren neue Auswertesoftware für die Blechumformprüfung ermöglicht unter anderem die Berechnung der Tiefungsgeschwindigkeit aus der Kolbenwegänderung, die Steuerung der Dehnrate über die kolbenwegabhängige Tiefungsgeschwindigkeit sowie die Steuerung der Haltekraft in Abhängigkeit des Kolbenweges. Die Tiefungsgeschwindigkeiten und die Blechhaltekraft lassen sich dabei für den Versuchsablauf so wählen, dass sie bestimmten Dehnratengrenzen genügen.

Start und Stopp der Datenaufzeichnung erfolgen mittels einfacher externer Trigger. Eine Online-Anzeige präsentiert die aktuellen Messwerte. Daneben erlaubt die Lösung die Darstellung der analogen oder inkrementalen Eingangssignale sowie der ermittelten Ergebnisse in frei gestaltbaren Protokollen oder als grafische Darstellung für Vergleiche mit bestehenden Prüfserien.

Dr. Eduard Schenuit, Zwick/bt

Erschienen in Ausgabe: 01/2010