Fertigung von Baugruppen in der Ziehstufe
Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Dipl.-Ing. Masood Jalanesh, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz-Universität Hannover
80 Seiten - 57,00 EUR (sw, 62 Abb., 4 Tab.)
ISBN 978-3-86776-507-7
Zusammenfassung
Das Schweißen im Tiefziehprozess stellt einen innovativen Ansatz dar, die verzweigten Prozessketten, die mit unwirtschaftlichen Prozessschritten in der Fertigungs- und Transportlinie einhergehen, zu optimieren. Bei bisherigen Anwendungen von thermischen Fügeverfahren in der Presse wurde nach dem eigentlichen Tiefziehen ein nachgelagerter Prozessschritt für das Fügen von genormten Funktionselementen, wie z.B. Muttern, benötigt.
Im Rahmen dieses Forschungshabens wird ein Werkzeugsystem vorgestellt, mit dem es möglich ist, während des einstufigen Tiefziehens das Ziehteil ohne zusätzliche Verweilzeit in der Presse, mit einem automatisch zugeführten, nicht genormten Halter zu verschweißen. Zur Umsetzung dieses innovativen Werkzeuges wurden die Interdependenzen der beiden Prozesse ‚Tiefziehen' und ‚Buckelschweißen' berücksichtigt, um ein spritzerfreies Schweißen im ebenen und im gekrümmten Bauteilbereich, wie die Stempelkantenrundung, zu ermöglichen.
Basierend auf experimentellen Untersuchungen wurde hierfür ein spezielles Konzept zur Werkzeugkinematik für die Schweißelektroden erarbeitet, welches auf der Pressenkinematik basiert. Dadurch wird der Fügeprozess unabhängig vom Pressentyp ermöglicht. Des Weiteren wird einerseits auf die elektrische Isolation und andererseits auf die Umformkräfte, welche auch auf die Schweißelektroden, die einen Teil der Aktivfläche des Umformwerkzeuges bilden, eingegangen.
Durch ein prozessspezifisches SPS-Programm und unter Kompensation aller Störgrößen war es nun möglich, ohne zusätzliche Zeiten, die Baugruppe im einstufigen Tiefziehprozess in ca. 3 s zu fertigen und aus dem Werkzeug auszuwerfen. Durch die Prozessintegration konnten zudem hohe Bauteilqualitäten hinsichtlich der Verbindungsfestigkeit des Halters und der Bauteilmaßhaltigkeit erreicht werden.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Das IGF-Vorhaben „Fertigung von Baugruppen in der Ziehstufe" wurde unter der Fördernummer AiF 18029N von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 457 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.
Summary
Within deep drawing processes, welding represents an innovative approach to optimise the branched process chains which entail uneconomic process steps in production and transport lines. Conventional applications of thermal joining processes in forming tools require a downstream process step for joining standardised functional elements such as nuts.
In this publication, a weldable tool system is presented which offers the possibility of welding a deep drawing component to an automatically added non-standardised holder in a single-step deep drawing process without additional dwell time in the bottom dead point. In order to realise this innovative tool system, the interdependencies of deep drawing and projection welding were considered to enable a splash-free welding on flat and curved component areas, such as the rounding of a punch edge.
Based on experimental researches a special concept for the tool kinematics of welding electrodes was developed which was based on the press kinematics. Thus, the joining process becomes independent from the type of press.
In addition, this report deals with electric insulation and the forming forces which have an impact on the welding electrodes integrated into the active surface of the forming tool.
By means of a process-specific PLC program and compensating all disturbances, it is manufacture to an assembly in a one-step deep-drawing process in approx. 3 s and ejects it from the tool. Due to the process integration, high component qualities with regard to the connection strength of the holder and the dimensional accuracy of the component could be achieved. The objective of the project was achieved.
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Formelzeichen und Abkürzungen
Zusammenfassung
1 Stand der Technik
1.1 Grundlagen der Umformtechnik
1.2 Mechanisches Verhalten eines Werkstoffs beim Umformen
1.3 Grundlagen des Tiefziehens
1.3.1 Vorgänge beim Tiefziehen
1.4 Fügeverfahren
1.4.1 Buckelschweißen
1.4.2 Qualitätsaussagende Größen beim Buckelschweißen
1.5 Integration von Fügeprozessen in den Umformprozess
2 Zielsetzung und Vorgehensweise
3 Entwicklung des Werkzeugsystems
3.1 Entwurf des Ziehteils
3.2 Entwurf des Blechhalters
3.3 Ermittlung geeigneter Schweißparameter
3.4 Ermittlung der Pressenkinematik
3.5 Anforderungen an das Werkzeug
3.6 Vorstellung einzelner Baugruppen des Werkzeugs
4 Versuchsdurchführung
4.1 Inbetriebnahme
4.2 Bauteileigenschaften
4.3 Prozessgrenzen
5 Zusammenfassung der Ergebnisse
5.1 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
5.2 Einschätzung zur industriellen Umsetzbarkeit
5.3 Wissenschaftlich-technischer Nutzen der Ergebnisse für KMU
6 Literaturverzeichnis
