DE2525514B2 - Tiefziehverfahren - Google Patents

Description

Ausführungsbeispiel der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel der Herstellung von Doppelspülen anhand von Zeichnung und Diagrammen näher erläutert Es zei^t

F i g. 1 eine schematische Anordnung einer Tiefziehvorrichtung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Doppelspüle,

Fig.3 die in Fig.2 dargestellte Doppelspule im Grundriß,

Fig.4 eine schematische Darstellung einer Platine nach dem Tiefziehvorgang,

Fig.5 eine grafische Darstellung des Spannungsverlaufes während des Tiefziehvorganges in einem Spannungs-Dehnungsdi&gramm.

In F i g. 1 ist mit 10 generell eine Vorrichtung zur Durchfahrung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet Die Vorrichtung 10 weist eine Matrize 12 sowie- einen Niederhalter 14 auf. Zwischen der Matrize 12 und dem Niederhalter 14 ist eine Platine 16 eingespannt Oberhalb des Niederhalters 14 ist ein Stempel 18 angeordnet, welcher mit einer öffnung 19 im Niederhalter 14 sowie einer Versenkung 20 in der Matrize 12 zusammenwirkt Der Stempel 18 weist die innere Form des tiefzuziehenden Gegenstandes auf. Die Platine 16 schließt die Versenkung 20 in der Matrize 12 gegenüber der öffnung 19 im Niederhalter 14 dichtend ab. Die Versenkung 20 ist mit einer Speiseleitung 22 verbunden, in welcher ein Ventil 24 angeordnet ist Ebenso ist an der Versenkung 20 eine Ablaßleitung 26 angeschlossen, in welcher ein Ventil 28 vorgesehen ist

Im Betrieb dieser Vorrichtung wird über die Speiseleitung 22 in die Versenkung 20 eine Flüssigkeit so lange hineingepumpt bis die Versenkung 20 unterhalb der Platine 16 vollständig mit Flüssigkeit aufgefüllt ist Hiernach wird der Stempel 18 durch die Öffnung 19 gegen die Platine 16 geschoben. Der Stempel 18 preßt anschließend die Platine 16 in die Flüssigkeit Die unter Druck stehende Flüssigkeit preßt nun während dieses Vorganges ihrerseits die Platine 16 gegen den Stempel 18. Durch eine nicht dargestellte Reguliervorrichtung wird das Ventil 28 derart gesteuert daß in der Versenkung 20 ein annähernd konstanter Druck herrscht Bei einer allfälligen zu raschen Drucksenkung wird das Ventil 28 geschlossen und durch eine nicht dargestellte Steuerung über das Ventil 24 und die Speiseleitung 22 in die Versenkung 20, eine zur Hebung des Druckes notwendige Flüssigkeiismenge eingepumpt

Während des Tiefziehvorganges, d. h. nachdem der Stempel 18 an der Platine 16 jeweils eine bestimmte Verformung erzeugt hat, wird die Tiefziehbewegung für eine vorbestimmte Dauer unterbrochen.

Um die zu lösenden Schwierigkeiten klar hei auszustellen, ist in den Fig.2, 3 und 4 als herzustellendes Ziehteil eine sog. Doppelspüle mit Ablaufblech kurz beschrieben. Die F i g. 2 und 3 zeigen das Fertigprodukt Die dargestellte Doppelspule 30 weist eine Abdeckfläche 32 auf, deren Breit- und Längskanten 34 und 35 gebördelt sind. In der Abdeckfläche 32 sind zwei Becken 36 und 38 angeordnet, welche miteinander mit einem Steg verbunden sind. Der Übergang von Becken 36 und 38 zur Abdeckfläche 32 wird durch die Oberkanten 42 und 44 gebildet

Die Breite a des Steges 40 zwischen den beiden Becken beträgt etwa 1,5—6,5% der gesamten Länge der im rechten Winkel zum Steg gemessenen Beckenöffnungen. Die Beckenöffnungen werden in F i g. 2 und 3 mit b und c bezeichnet Der Steg 40 kann hierbei gegenüber den Oberkanten 42,44 zwischen den beiden Becken 36,38 etwas tiefer liegen und hierbei einen etwa halbkreisförmigen Verlauf haben.

In F i g. 4 ist in strichpunktierter Linie die Platine 16 dargestellt, wie sie nach dem Tiefziehvorgang vorliegt In ausgezogenen Linien ist eine Doppelspüle, hier ohne Ablauffläche dargestellt wie sie nach dem Tiefziehen aus der Platine 16 geschnitten wird und Li welcher für

ίο gleiche Teile sinngemäß die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 und 3 verwendet sind.

Die Längs- und Breitkanten der Platine 16 sind mit 46 bzw. 48 gekennzeichnet an denen während des Tiefziehvorganges Einzüge 50 bzw. 52 entstehen. Aus diesen Einzügen ist das Material zur Bildung der Becken 36 bzw. 38 ausgezogea

Verkleinert man die Stegbreite a, so wird bei konstanter Beckenlänge b und c der Abstand von der Beckenkante 44 zur Kante 48 der Platine 16 vergrößert.

Dieser Abstand wird in F i g. 4 mit e angegebea Durch die Vergrößerungen des Abstandes e zwischen den Breitkanten 44 und 48 steht für die Bildung der Becken 36 und 38 eine größere Materialmenge zur Verfugung. Diese größere Materialansammlung führt dazu, daß die Tiefe /der Einzüge an den Breitkanten 48 der Platine kleiner ausfällt

Aus der vorstehenden Beschreibung des herzustellenden Fertigproduktes ist zu ersehen, daß bei der verhältnismäßig großen Tiefe der zu ziehenden Formen und insbesondere auch wegen der Anordnung von zwei tiefzuziehenden Becken dicht nebeneinander, die ein Nachfließen von Werkstoff praktisch aus dem Stegbereich nur in beschränktem Maße gestattet, erhebliche Probleme auftraten insbesondere, daß bei den herkömmlichen Tiefziehverfahren in den JCatenbereichen der Becken vor allem im Stegbereich häufig Risse auftraten, die zu Ausschuß führten. Durch die beim vorliegenden Herstellungsverfahren vorgesehenen Unterbrechungen des Tiefzugs und der damit verbundenen Beruhigungsphasen für den Werkstoff lassen sich jedoch derartige Formteile problemlos tiefziehen.

Das in F i g. 5 dargestellte Spannungsdiagramm zeigt den Spannungsverlauf während des Tiefziehvorganges gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Kurve / von 0-1 und //von I-II zeigt den Spannungsverlauf der Platine bei einem ohne Unterbrechung durchgeführten Tiefziehvorgang. Der Abstand O-IH auf der Abszisse entspricht der vollen Zugtiefe K. Der Abstand von 0-IV auf der Abszisse entspricht der Größe des ersten Tiefzuges; entsprechend stellen die weiteren Abstände m, η und ρ die weiteren Tiefzüge dar, bis die volle Zugtiefe K erreicht wird.

Bei vorteilhaften Ausführungen des Verfahrens wird die Ziehbewegung zwei- bis fünfmal, insbesondere dreimal unterbrochen. Je nach Materialbeschaffenheit oder Schwierigkeitsgrad der Verformung können die Unterbrechungen zwei bis zehn bzw. zwei bis fünfzehn Mal vorgenommen werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei besonders komplizierten Tiefziehformen die Unterbrechungen häufiger vorgenommen, d.h. die einzelnen Tief züge verkleinert werden müssen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ziehbewegung bei den Punkten VII und IX unterbrochen. Eine solche Unterbrechung dauert beispielsweise 4—10, vorteilhafterweise 6 Sekunden. Die Dauer dieser Unterbrechungen, die grundsätzlich zwischen 1 und 20 Sekunden liegen kann, richtet sich nach der Materialqualität d. h. es ist darauf zu achten, wie lange ein

Material benötigt, um die während des Tiefziehvorganges entstandenen Spannungen wieder abbauen zu können.

Wie in diesem Diagramm ersichtlich ist, erfolgt der Abbau der Spannung zwischen den Punkten I und V, VII und VIII sowie IX und X während den Unterbrechungen der Ziehbewegung annähernd linear. Während der Aufrechterhaltung des erreichten Verformungszustandes werden nun dem Material trotz Beibehaltung der äußeren Kräfte die inneren Spannungen abgebaut. Wurden nach einem Tiefzug alle auf das Material einwirkenden Kräfte entzogen und zudem noch ausgeglüht, würde das Material durch die innere Spannung entsprechend der Kurve r zwischen dem Punkt V und VI um den Betrag svon Punkt IV auf Punkt Vi zurückfedern, jeder neue Tiefzug würde dann eine zusätzliche Kraft benötigen, um das Material um diesen Abstand s neu zu deformieren, um erst dann auf einen schon einmal erreichten Verformungszustand zu gelangen.

Aus diesem Diagramm kann auch entnommen werden, daß beispielsweise die erste Unterbrechung des Tiefzuges nach ca. 65% (Abstand /, die zweite Unterbrechung nach ca. 80% (Abstand / + m und die

dritte Unterbrechung nach 90% (Abstand I+m+nJ der gesamten Ziehtiefe vorgenommen wird. Je nach Materialqualität oder Ziehgeschwindigkeit kann es jedoch zweckmäßig sein, wenn die erste Unterbrechung nach einem Ziefzug von 50—70%, die zweite Unterbrechung nach einem Tiefzug von 70—90% und die dritte Unterbrechung nach einem Tiefzug von 85—95% der gesamten Ziehtiefe vorgenommen wird

Aus dem vorliegenden Diagramm kann weiterhin entnommen werden, daß während den nächstfolgenden Tiefziehbewegungen das Material einer zusätzlichen Zugspannung ausgesetzt werden kann. Diese zusätzlichen Spannungen entsprechen den Abständen ti, t2 und .'3. Dabei erreicht die Kurve /H, /HI und /IV im Spannungs-Dehnungsdiagramm jeweils den Punkt VII, iX und Xi. Aus dem Verlauf dieser Kurven kann auch entnommen werden, daß während dieses Tiefziehvorganges eine Verfestigung des Materials eintritt, die es ermöglicht, gegenüber einem Tiefziehvorgang wie er in Kurve / und /1 dargestellt ist, für die gleiche Ziehtiefe dünneres Material zu verwenden oder aber mit der gleichen Materialstärke eine größere Ziehtiefe zu erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Tiefziehen von Platinen, insbesondere für die Herstellung von Spülen, wobei die zwischen Matrize und Niederhalter eingespannte Platine entgegen der Wirkung eines im \'erformungsbereich wirksamen Gegendruckes einer Flüssigkeit tiefgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehbewegung bis zur Erreichung der vollen Ziehtiefe mehrfach und jeweils für eine vorbestimmte Zeitdauer unterbrochen wird und daß während jeder Unterbrechung der Ziehbewegung der Gegendruck unter Beibehaltung des erreichten Verformungszustandes in der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.

2. Verfahren zum Tiefziehen von Platinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungen während der Ziehbewegung (4—?0) vorzugsweise sechs Sekunden dauern.

3. Verfahren zum Tiefziehen von Platinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ziehbewegung 2—10 Unterbrechungen, vorzugsweise 3 Unterbrechungen vorgenommen werden.

4. Verfahren zum Tiefziehen von Platinen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unterbrechung nach einem Tiefzug von 50—75%, vorzugsweise nach 65%, die zweite Unterbrechung nach einem Tiefzug von 70—90%, vorzugsweise nach 80% und die dritte Unterbrechung nach einem Tiefzug von 85—95% vorzugsweise nach 90% der gesamten Ziehtiefe vorgenommen wird.

Nächster Stand der Technik

Es ist ein Verfahren zum Tiefziehen von Platinen bekannt (z.B. Lueger, Lexikon der Technik, 1968, Bd. 9, S. 148), bei dem die zwischen der Matrize und dem Niederhalter festgeklemmte Platine durch einen Stempel, welcher die innere Form des tiefzuziehenden Gegenstandes aufweist, in einem Zug in eine unter Druck stehende Flüssigkeit hineingestoßen wird. Dabei wird die Platine durch den Flüssigkeitsdruck gegen den Stempel gedrückt, wodurch die gewünschte Endform des tiefzuziehenden Gegenstandes entsteht Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß das tiefgezogene Material einer erheblichen Rißgefahr ausgesetzt wird. Diese Rißgefahr ist besonders während der zweiten Hälfte des Ziehvorganges groß. So entstehen die auftretenden Risse im Material für gewöhnlich erst nach 50—60% der gewünschten Ziehtiefe. Diese Materialbeschädigungen entstehen auch dann, wenn die Tiefziehvorgänge im Rahmen des üblichen Verformungsgrades vorgenommen werden.

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren so zu verbessern, daß einerseits die Rißgefahr im tiefzuziehenden Material vermindert und ggf. eine Herabsetzung der Werkzeug- und Herstellungskosten ermöglicht wird.

Vorteile

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird durch die Einschaltung von Beruhigungsphasen, die zwischen die Verformungsphasen eingeschaltet werden, während welcher eine Rückfederung des verformten Materials verhindert wird, in überraschender Weise ohne zusätzlichen Aufwand eine erhöhte Tiefziehfähigkeit erreicht Allein dadurch, daß die Ziehbewegung bis zur Erreichung der vollen Ziehtiefe mehrfach und jeweils über eine vorbestimmte Zeitdauer unterbrochen wird und daß während jeder Unterbrechung der Ziehbewegung der Gegendruck unter Beibehaltung des erreichten Verformungszustandes in der Flüssigkeit aufrechterhalten wird, können schwierige Tiefziehteilformen oder größere Ziehtiefen realisiert werden als bisher. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere der Ausschußanteil der tiefzuziehenden

is Gegenstände, welcher durch die Rißbildung im Material entsteht, praktisch eliminiert werden. Daneben wird noch eine erhebliche Reduktion der Werkzeugkosten sowie des Arbeitsaufwandes erzielt

Neben diesen Vorteilen hat es sich überraschender-

weise gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erreichung einer vorbestimmten Ziehtiefe gegenüber dem bekannten Verfahren einerseits dünnere Platinen verwendet werden können und andererseits eine Verbesserung des Verformungsgrades erreicht wird.

Daß diese erfindungsgemäße Maßnahme sine Verbesserung des Tiefziehverfahrens bringt, ist vermutlich auf eine gegenüber den bisherigen Tiefziehverfahren veränderte Einflußnahme auf die MikroStruktur des tiefzuziehenden Materials zurückzuführen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In der Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2 dauern die Unterbrechungen zwischen den einzelnen Ziehbewegungen ca. vier bis zehn, vorzugsweise sechs Sekunden.

Nach Anspruch 3 sind bevorzugt zwei bis zehn, vorzugsweise drei Unterbrechungen während der Ziehbewegung vorgesehen. In der Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 4 ist vorgesehen, daß die erste Unterbrechung nach einem Tiefzug von 50—70%, vorzugsweise nach 65%, die zweite Unterbrechung nach einem Tiefzug von 70—90%, vorzugsweise nach 80%, und die dritte Unterbrechung nach einem Tiefzug von 85—95%, vorzugsweise nach 90% der gesamten Ziehtiefe vorgenommen wird.

Weiterer Stand der Technik

Es ist zwar schon ein Verfahren zum Tiefziehen von Platinen bekannt, bei welchen der Tiefziehvorgang in mehreren Stufen durchgeführt wird. Bei jeder dieser Stufen wird jedoch der Stempel aus dem verformten Material herausgezogen. Je nach dem Grad der Verformung wird bei diesem Verfahren zwischen jeweils zwei Stufen die Platine geglüht um die durch die Verformung im Material entstandenen Spannungen zu eliminieren. Darüber hinaus muß bei jeder weiteren Tiefziehstufe ein speziell für diese Stufe bemessener Stempel verwendet werden, welcher das tiefzuziehende Material der Platine einer weiteren Verformung, d.h. näher der endgültigen Ziehform bringt Durch dieses Verfahren wird die beim Ziehvorgang entstehende Rißgefahr vermindert Der Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß nach jeder Stufe des Tiefziehvorganges der Stempel ausgewechselt und die Platine ggf. noch geglüht werden muß, so daß das Herstellungsverfahren insgesamt sehr kostenaufwendig ist.