DE102005023158A1 - Method for deep drawing a flat sheet metal blank with a thermoforming tool - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts (10) in einem Tiefziehwerkzeug (1) mit einem Ziehstempel (2) und einer Ziehmatrize (3) zu einem Halbzeug (12), insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine, wobei insbesondere vor dem Einbringen des Blechzuschnitts (10) in das Tiefziehwerkzeug (1) ein Schmiermittel (11) unmittelbar wenigstens teilweise auf die Blechoberfläche des Blechzuschnittes (10) aufgebracht wird.It is a method for deep drawing a flat sheet metal blank (10) in a thermoforming tool (1) with a drawing punch (2) and a drawing die (3) to a semi-finished product (12), in particular for household appliances, eg. As a dishwasher or a washing machine, wherein in particular before the introduction of the sheet metal blank (10) in the thermoforming tool (1) a lubricant (11) is applied directly at least partially directly to the sheet surface of the sheet metal blank (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts in einem Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel und einer Ziehmatrize zu einem Halbzeug, insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine und ein Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel und einer Ziehmatrize zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts zu einem Halbzeug.The The invention relates to a method for deep-drawing a flat sheet metal blank in a thermoforming mold with a drawing punch and a drawing die to a semifinished product, in particular for household appliances, eg. B. a dishwasher or a washing machine and a deep drawing tool with a drawing punch and a drawing die for deep drawing a flat sheet metal blank to a semi-finished product.
Um Halbzeuge aus Stahl in einer hohen Oberflächengüte ohne mechanische Oberflächenbeschädigungen (Spurrillen, Kratzer) in der Oberflächengüte 2R (glänzend) oder 2B (matt), insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine, herstellen zu können, wird als Tiefziehhilfe und Oberflächenschutz für den zu verformenden Blechzuschnitt eine auf diese aufgewalzte Polyethylen (PE)-Folie (Tiefziehfolie) verwendet. Zusätzlich wird ein Schmiermittel aufgebracht, jedoch nicht unmittelbar auf den Blechzuschnitt, weil die Oberfläche des Blechzuschnittes von der Tiefziehfolie bedeckt ist. Die Tiefziehfolie weist eine Stärke von ca. 60 μm auf. Die Tiefziehfolie senkt den Reibwert während des Tiefziehvorganges auf μ < 0,1 und verhindert eine Berührung der Oberfläche des Blechzuschnitts und des Ziehstempels des Ziehwerkzeuges. Dadurch wird die hochwertige Oberfläche des zu verformenden Blechzuschnitts nicht durch Verschleiß geschädigt, was bei der geforderten Oberflächengüte ansonsten zu einer manuellen Nacharbeit oder zu einem Ausschuss des bearbeiteten Teils führen würde.Around Steel semi-finished products in a high surface quality without mechanical surface damage (Ruts, scratches) in the surface quality 2R (glossy) or 2B (matt), in particular for household appliances, eg. B. a dishwasher or a washing machine to be able to produce, is used as a thermoforming aid and surface protection for the a sheet metal blank to be formed on this rolled-on polyethylene (PE) film (thermoforming film) used. additionally A lubricant is applied, but not immediately on the sheet metal blank, because the surface of the sheet metal blank of the Thermoforming film is covered. The thermoforming sheet has a thickness of about 60 μm on. The thermoforming film lowers the coefficient of friction during the deep-drawing process to μ <0.1 and prevented a touch the surface of the Sheet metal blank and the drawing punch of the drawing tool. Thereby becomes the high quality surface the sheet metal blank to be deformed is not damaged by wear, which otherwise at the required surface finish to a manual rework or to a committee of the edited Partially lead would.
Da das Aufbringen und Abziehen der Tiefziehfolie in einem Fertigungsprozess mit hohen Kosten verbunden ist, besteht das Bedürfnis, im Rahmen eines Tiefziehverfahrens auf eine derartige Tiefziehhilfe verzichten zu können. Ein weiterer, ebenfalls die Herstellungskosten erhöhender Faktor ist der Umstand, dass die Standzeit des Tiefziehwerkzeugs gegenüber einem Verfahren, das auf die Tiefziehhilfe verzichtet, geringer ist. Außerdem fallen für die Anschaffung der nicht wiederverwendbaren Tiefziehfolie erhebliche Kosten an.There the application and removal of thermoforming film in a manufacturing process associated with high costs, there is a need under a deep drawing process to be able to do without such a thermoforming aid. Another, too the manufacturing costs increasing Factor is the fact that the life of the thermoforming tool across from a method that dispenses with the thermoforming aid, lower is. Furthermore fall for the purchase of non-reusable thermoforming sheet considerable Costs.
Aus
der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein Tiefziehwerkzeug zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts mit einem Tiefziehwerkzeug anzugeben, mit dem eine hohe Oberflächengüte ohne Verwendung einer Tiefziehfolie möglich ist.The The object of the present invention is a method and a deep drawing tool for deep drawing a sheet-metal blank with a Specify thermoforming tool, with a high surface quality without Use of thermoforming foil possible is.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Tiefziehwerkzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These Task is with the method according to the features of claim 1 and a thermoforming tool according to the features of claim 20 solved. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts in einem Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel und einer Ziehmatrize zu einem Halbzeug, insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine, wird zum Tiefziehen ein Schmiermittel auf den Blechzuschnitt aufgebracht, wobei das Schmiermittel ein Ziehöl ist, welches unmittelbar wenigstens teilweise auf die Oberfläche des Blechzuschnittes aufgebracht wird. Durch die Verwendung eines Ziehöls verfügt das Halbzeug nach dem Tiefziehen über eine hohe Oberflächengüte ohne Verwendung einer Tiefziehfolie. Das Ziehöl verfügt somit über Eigenschaften, d. h. ist derart ausgestaltet, dass eine hohe Oberflächengüte ohne Verwendung einer Tiefziehfolie erreicht werden kann. Das Ziehöl kann auch nur partiell (wenigstens teilweise) auf die Oberfläche des Blechzuschnittes aufgebracht werden, in denen große Verformungen auftreten. Dadurch kann Ziehöl eingespart werden und der Aufwand zum Entfernen des Ziehöls nach dem Tiefziehen reduziert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die bei der Verwendung einer Tiefziehfolie entstehenden feinen Folienpartikel, die zu einer starken Verunreinigung des Tiefziehwerkzeugs und anderer Bearbeitungsmaschinen führen, nicht anfallen, wodurch die ansonsten notwendigen hohen Instandhaltungskosten vermieden werden können.In a method according to the invention for deep drawing a flat Sheet metal blank in a thermoforming mold with a drawing punch and a drawing die to a semifinished product, in particular for household appliances, eg. B. a dishwasher or a washing machine, is used to deep draw a lubricant on the Sheet metal blank applied, wherein the lubricant is a drawing oil, which immediately applied at least partially on the surface of the sheet metal blank becomes. By using a drawing oil, the semi-finished product has a deep drawing after high surface quality without Use of thermoforming foil. The drawing oil thus has properties, d. H. is designed such that a high surface quality without the use of a thermoforming sheet can be achieved. The drawing oil can also only partially (at least partially) on the surface of the Sheet metal blank are applied, in which large deformations occur. This can draw oil can be saved and the effort to remove the drawing oil after be reduced to deep drawing. Another advantage is that arise when using a thermoforming film fine Foil particles leading to heavy contamination of the thermoforming tool and other processing machines do not incur, causing the otherwise necessary high maintenance costs avoided can be.
Vorzugsweise verfügt das Ziehöl über Feststoffpartikel mit einer sehr kleinen Partikelgröße, vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 μm, insbesondere im Bereich von ungefähr 1 μm, um einen unmittelbaren Kontakt zwischen der Oberfläche des Blechzuschnittes und der Oberfläche des Ziehstempels zu vermeiden. Die Feststoffpartikel verhindern den unmittelbaren Kontakt zwischen der Blechoberfläche des Blechzuschnittes und der Oberfläche des Ziehstempels unter anderen auch deshalb, weil ein Abrolleffekt zwischen dem Ziehstempel und dem Blechzuschnitt eintritt, d. h. ein kleiner Reibwert μ ist vorhanden, so dass eine hohe Oberflächengüte des Halbzeuges erreicht werden kann.Preferably has the drawing oil over solid particles with a very small particle size, preferably between 0.1 and 10 μm, especially in the range of about 1 micron, for direct contact between the surface to avoid the sheet metal blank and the surface of the drawing punch. The solid particles prevent direct contact between the sheet surface the sheet metal blank and the surface of the drawing punch under others also because a rolling effect between the drawing punch and the sheet metal blank occurs, d. H. a small coefficient of friction μ is present, so that a high surface quality of the semifinished product can be achieved.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Schmiermittel ein Ziehöl und weist eine hohe Haftfestigkeit zum Blechzuschnitt auf, so dass die Blechoberfläche des Blechzuschnittes beim Tiefziehen keinen unmittelbaren Kontakt mit der Oberfläche des Ziehstempels erfährt. Die Materialeigenschaften des Ziehöls sind somit derart beschaffen, dass keine Verschleißspuren an dem Ziehstempel auftreten. Hierdurch kann die geforderte hohe Oberflächenqualität auch über eine große Anzahl an Tiefziehzyklen aufrechterhalten werden. Die Standzeit des Tiefziehwerkzeugs kann gegenüber einem konventionellen Tiefziehvorgang unter Verwendung einer Tiefziehfolie dadurch verlängert werden.In a further embodiment the lubricant is a drawing oil and has a high adhesive strength to the sheet metal blank, so that the sheet metal surface the sheet metal blank during deep drawing no direct contact with the surface learn the drawing stamp. The material properties of the drawing oil are thus such that no signs of wear occur on the drawing punch. As a result, the required high Surface quality also over one size Number of thermoforming cycles are maintained. The service life the thermoforming tool can be opposite a conventional deep drawing process using a thermoforming sheet thereby extended become.
In einer ergänzenden Ausführungsform verfügt das Ziehöl über einen Putzeffekt für das Tiefziehwerkzeug, d. h. angelagerte Metallatome an dem Ziehstempel und/oder der Ziehmatrize, insbesondere an der Ziehkante, werden chemisch gebunden und abgebaut. Hierdurch können sich keine größeren Teilchen an der Oberfläche des Tiefziehwerkzeuges aufbauen, wodurch die Oberflächenqualität positiv beeinflussbar ist. Vorzugsweise wird der Putzeffekt des Ziehöls durch Chlorverbindungen bewirkt.In a supplementary embodiment has the drawing oil over one Plaster effect for the thermoforming tool, d. H. attached metal atoms on the drawing punch and / or the drawing die, in particular at the drawing edge chemically bound and degraded. This can not cause larger particles on the surface build the thermoforming tool, whereby the surface quality can be positively influenced is. Preferably, the cleaning effect of the drawing oil by chlorine compounds causes.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ziehöl durch Sprühen auf Blechoberfläche des Blechzuschnittes aufgebracht.In a preferred embodiment becomes the drawing oil by spraying on sheet metal surface applied to the sheet metal blank.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist das Ziehöl eine Kohlenwasserstoffverbindung, vorzugsweise wenigstens teilweise mit Fluorverbindungen, z. B. eine Mischung mit Anteilen aus Polyethylen und Polytetrafluorethylen.In a supplementary embodiment is the drawing oil a hydrocarbon compound, preferably at least partially with fluorine compounds, e.g. B. a mixture with portions of polyethylene and Polytetrafluoroethylene.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Ziehöl vor dem Aufbringen auf die Blechoberfläche des Blechzuschnittes mit demineralisierten Wasser verdünnt, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1:1. Dadurch kann eine gleichmäßige Beschichtung mit ungefähr konstanter Schichtdicke des Ziehöls auf dem Blechzuschnitt einfach erreicht werden, wodurch eine hohe Oberflächengüte des Blechzuschnittes möglich ist.In a further embodiment becomes the drawing oil before applying to the sheet surface of the sheet metal blank with diluted with demineralized water, preferably in a relationship from 1: 1. This allows a uniform coating with approximately constant Layer thickness of the drawing oil be easily achieved on the sheet metal blank, creating a high Surface quality of the sheet metal blank possible is.
Bevorzugt wird das demineralisierte Wasser und Ziehöl durch Ultraschall homogenisiert, um die volle Wirkung des Ziehöls zu erreichen. Das Gemisch aus reinem Ziehöl (Kohlenwasserstoffverbindung) und demineralisierten Wasser wird auch als Ziehöl bezeichnet.Prefers the demineralized water and drawing oil is homogenized by ultrasound, for the full effect of the drawing oil to reach. The mixture of pure drawing oil (hydrocarbon compound) and Demineralized water is also known as drawing oil.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird das Ziehöl auch auf die Oberfläche des Ziehstempels und/oder der Ziehmatrize aufgebracht.In a supplementary embodiment becomes the drawing oil also on the surface the drawing punch and / or the drawing die applied.
Vorteilhafterweise wird das Ziehöl nach dem Tiefziehen, und optional weiteren Umform- oder Bearbeitungsschritten, von dem Halbzeug entfernt. Dadurch ist die Oberfläche des Halbzeuges nicht mit Ziehöl behaftet.advantageously, becomes the drawing oil after deep-drawing, and optionally further forming or processing steps, removed from the semifinished product. This is the surface of the Semi-finished product not with drawing oil afflicted.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Entfernen des Ziehöls von der Oberfläche des Halbzeuges durch einen Waschvorgang, z. B. mit einem vorzugsweise leicht alkalischen Reinigungsmittel (pH-Wert ungefähr 7 bis 8), beispielsweise ein Zweikomponentenreinigungsmittel, wobei vorzugsweise der Reinigungsvorgang von Ultraschall unterstützt wird, d. h. Ultraschall auf die Oberfläche des Halbzeuges aufgebracht wird.In a further embodiment the removal of the drawing oil takes place from the surface of the semifinished product by a washing process, for. B. with a preferably slightly alkaline detergent (pH about 7 to 8), for example a two-component detergent, preferably the cleaning process is supported by ultrasound, d. H. Ultrasonic on the surface of the semi-finished product is applied.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Ziehöl während der Prüfung einer Geschirrspülmaschine im Herstellungsvorgang durch eine kurzzeitige probeweise Inbetriebnahme, vorzugsweise unter Verwendung eines handelsüblichen Geschirrspülmittels, entfernt. Bei der Herstellung einer Geschirrspülmaschine wird für Prüfzwecke die Geschirrspülmaschine unter Verwendung eines Geschirrspülmittels kurzzeitig in Betrieb genommen. Der Spülbehälter ist aus Halbzeugen, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren, zusammengesetzt. Dadurch ist kein zusätzlicher Reinigungsaufwand für das Entfernen des Ziehöls erforderlich, weil die probeweise Inbetriebnahme ohnehin erfolgt und somit alle sichtbaren Oberflächen im Inneren des Spülbehälters gereinigt werden.In a further embodiment becomes the drawing oil while The examination a dishwasher in the manufacturing process by a short-term trial commissioning, preferably using a commercially available dishwashing detergent, away. In the manufacture of a dishwasher is used for testing purposes the dishwasher using a dishwashing detergent for a short time in operation taken. The rinse tank is off Semi-finished, produced by the inventive method, composed. This is not an additional Cleaning effort for the removal of the drawing oil required, because the trial commissioning takes place anyway and thus all visible surfaces be cleaned inside the washing container.
Vorzugsweise wird eine Oberfläche des Ziehstempels und/oder der Ziehmatrize mit einer gemäß der DIN-Norm 1.2379 ausgebildeten Stahloberfläche mit einer Mikrooberfläche von Ra < 1,0 μm verwendet.Preferably becomes a surface the drawing punch and / or the drawing die with a according to the DIN standard 1.2379 trained steel surface with a micro surface used by Ra <1.0 μm.
Vorteilhafterweise verfügt die Oberfläche des Ziehstempels und/oder der Ziehmatrize über eine Mindesthärte von 2500 HV 0,01.advantageously, has the surface the drawing punch and / or the drawing die have a minimum hardness of 2500 HV 0.01.
In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Oberfläche des Ziehstempels und/oder der Ziehmatrize über einen Multilayer (mehrere Schichten übereinander) aus einer Chrommatrix, d. h. ein Grundgerüst aus Chromkarbid und anderen Elemente. Mit diesem Oberflächenmaterial kann eine hohe Oberflächengüte, d. h. z. B. keine sichtbaren Rillen oder Kratzspuren, des Halbzeuges erreicht werden.In a preferred embodiment has the surface of the drawing punch and / or the drawing die via a multilayer (several Layers on top of each other) from a chromium matrix, d. H. a skeleton of chromium carbide and others Elements. With this surface material can a high surface quality, d. H. z. B. no visible grooves or scratches, reaches the semi-finished product become.
Vorteilhafterweise verfügt der Mulitlayer über eine gute Haftneigung zu dem Ziehöl, insbesondere durch chemische und physikalische Vorgänge, z. B. mit Hilfe unterschiedlicher Polarität zwischen Mulitlayer, insbesondere den oberen Schichten des Mulitlayers, und Anteilen des Ziehöls. Dadurch kann ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Oberfläche des Ziehstempels und/oder der Ziehmatrize und dem Blechzuschnitt vermieden werden, so dass eine hohe Oberflächengüte des Halbzeuges erreicht werden kann.advantageously, has the Mulitlayer over a good adhesion to the drawing oil, in particular by chemical and physical processes, eg. B. using different polarity between Mulitlayer, in particular the upper layers of the Mulitlayers, and portions of the drawing oil. Thereby can be an immediate contact between the surface of the drawing punch and / or the drawing die and the sheet metal blank are avoided, so that a high surface quality of the semifinished product can be achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung wird als Material des Blechzuschnitts Blech gemäß einer der DIN-Normen 1.4301 (Chrom-Nickel-Stahl), 1.4303 (Chrom-Nickel-Stahl) oder 1.4016 (Chrom-Stahl) gewählt. Diese Materialien werden beispielsweise zur Herstellung von Spülbehältern in Geschirrspülmaschinen verwendet.In a further embodiment is used as the material of the sheet metal blank Sheet metal according to a DIN standards 1.4301 (chrome nickel steel), 1.4303 (chrome nickel steel) or 1.4016 (chrome steel). These materials are used for example for the production of washing containers in dishwashers used.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug über eine glänzende Oberfläche (Oberflächengüte 2R) oder über eine matte Oberfläche (Oberflächengüte 2B) verfügt.method according to one of the preceding claims, characterized in that the semifinished product over a shiny surface (surface quality 2R) or over a Matt surface (Surface quality 2B).
In einem erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel und einer Ziehmatrize zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts zu einem Halbzeug sind Mittel vorhanden sind, um ein Ziehöl zum Tiefziehen unmittelbar wenigstens teilweise auf die Oberfläche des Blechzuschnittes aufbringen zu können.In a deep-drawing tool according to the invention with a drawing punch and a drawing die for deep drawing a flat Sheet metal blank to a semifinished product are available to a drawing oil for deep drawing directly at least partially on the surface of the To be able to apply sheet metal blank.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel Sprühdüsen, Pump- und Steuerungseinrichtungen.In a preferred embodiment are the means spray nozzles, pumping and control devices.
Im
Ausführungsbeispiel
der
Das
Tiefziehwerkzeug
Der
Ziehvorgang findet in an sich bekannter Weise durch Niederdrücken des
Ziehstempels
- 11
- TiefziehwerkzeugThermoforming mold
- 22
- Ziehstempeldrawing punch
- 33
- Ziehmatrizedrawing die
- 44
- NiederhalterStripper plate
- 55
- Aufnahmeadmission
- 66
- Ziehmatrizedrawing die
- 77
- Beschichtungcoating
- 1010
- Blechzuschnittsheet metal blank
- 1111
- Ziehöldrawing oil
- 1212
- HalbzeugWorkpiece
- FF
- Kraftforce
Claims (22)
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