Verlag > Werkstattstechnik online > Premiumartikel
   

wt-online - Ausgabe 10-2010, S. 760-765

Kompletter Beitrag im pdf-Format 760_57146.pdf

Umformtechnik, Fertigungstechnik, Blechbearbeitung

Möglichkeiten und Grenzen der Stegblechumformung *

Werden schalenartige Bauteile jeglicher Art senkrecht zur Mittenebene belastet, kann es trotz Verwendung hochfester Werkstoffe leicht zu unzulässigen Verformungen kommen. Bauteile, die solche Lasten aufnehmen sollen, werden allgemein als Flächenträger bezeichnet und finden mannigfaltige Anwendung von Dachkonstruktionen im Bauwesen bis hin zu verstärkten PKW-Außenhäuten. Die erforderliche Steifigkeit erhalten sie zum Beispiel durch zusätzliche Versteifungselemente. Im Fall gekrümmter Flächenträger führt dies bislang entweder zu aufwändigen Fügeoperationen von Blech und Versteifungen mit im Raum gekrümmten Fügestellen oder zu großen Zerspanvolumina. Ein Verfahren zur Herstellung gekrümmter Flächenträger ist die Hochdruck-Blechumformung (HBU). Hierbei formt ein unter Druck stehendes Wirkmedium das Werkstück in eine Matrize. Der nur einseitige Kontakt des Blechs mit festen Werkzeugteilen erlaubt die Umformung bereits mit Versteifungselementen versehener Bleche. Versteifungselemente können somit durch einfache Fügeoperationen am ebenen Blech oder integral durch neue Verfahren wie das Spaltbiegen erzeugt werden. Aus der gemeinsamen Formgebung von Blech und Versteifungen resultieren neue Verfahrensgrenzen und Versagensarten im HBU-Prozess, beispielsweise das Beulen der Versteifungen. Gegenstand dieses Fachartikels ist eine Charakterisierung der Spannungs- und Dehnungszustände in den Stegen von Stegblechen während der Umformung. Hierzu kommen analytische und experimentelle Methoden sowie die Finite-Elemente-Simulation zum Einsatz. Die Ergebnisse deuten auf einen kritischen Bereich während des HBU-Prozesses hin, währenddessen die Beulneigung stetig zunimmt und nach dessen Überschreiten die Wahrscheinlichkeit für ein Versagen durch Beulen der Versteifungen wieder abnimmt.

Chances and challenges of forming stringer profiles

Loading thin sheet metal structures perpendicularly to the sheet can quickly lead to inappropriate deformation even despite the use of high strength materials. Light weight surface structures that need to carry such loads are stiffened with additional form features such as stringers. The production of curved sheet stringer parts often involves complex joining procedures (for example with three dimensionally curved welding seams). A more suitable manufacturing procedure for complexly curved sheet stringer parts is sheet metal hydroforming. In this process a pressurized fluid is used to form the sheet into a die. Only one side of the sheet is in contact with solid tool parts, which leaves space for stringers on the other side. Thus, straight stringers can be joined with flat sheets before the forming takes place. Due to new forming procedures such as bend splitting it is even possible to completely avoid the use of joining procedures. Stiffening form features cause a higher resistance against deformation during the forming process. This leads to new failure modes of the hydroforming process. Most importantly the stringers may buckle and, therefore, lose their ability to support the structure. In this paper three approaches are presented to characterize the state of stress and strain of the stringers during the forming process – an analytical appraoch, an experimental approach and one using the finite element method. The results show a critical phase during the forming process, in which buckling may occur. After this phase the probability of failure through buckling declines.

Autor:
Groche, P.; Bäcker, F.; Ertugrul, M.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
wt-online 10-2010, Seite 760-765
Sie können diese Ausgabe gerne bei uns bestellen.


IMPRESSUM  |  DATENSCHUTZ  |  © VDI Fachmedien GmbH & Co. KG 2019
Login für registrierte Benutzer

Passwort vergessen?

Sind Sie neu hier?