DE2549249A1

DE2549249A1 - Tiefziehblech und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2549249A1
Application number: DE19752549249
Authority: DE
Inventors: Daniel Raymond Rault
Original assignee: Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-08-12
Also published as: IT1050931B; NL7512876A; FR2326996A2; BE835187A; CA1034714A; FR2326996B2; DE2549249B2; SE419892B; BR7507230A; FR2290623A1; GB1510006A; US4071657A; JPS51101774A; LU73718A1; FR2290623B1; SE7512402L

Description

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D.pl,Ing.E.Tergau Γ^

Patentanwalt

Nürnberg, den 31. Okt. 1975

Societe Anonyme dite: SOCIETE LORRAINE DE LAMINAGE CONTINU, 28 Rue Dumont d ürville a Paris 16e

Tiefziehblech und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tiefziehblech und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Wenn die Verformung eines Bleches, insbesondere beim Tiefziehen, beträchtliche Metallverschiebungen durch die Verformungswerkzeuge erfordert, wird gewöhnlich ein Blech verwendet, dessen Oberfläche beim Durchgang zwischen den Walzen eines Kaltwalzwerkes aufgerauht wird. Die Rauhigkeit des Bleches ergibt sich dadurch, daß an seiner Oberfläche eine Reihe von reliefartigen Stellen ausgeformt werden, die als Spitzen oder Plateaus bezeichnet werden können. Zwischen ihnen befinden sich ausgehöhlte Abschnitte, die als Täler bezeichnet werden können. Um eine solche Rauhigkeit zu erreichen, wird die Oberfläche der Walzen des Kaltwalzwerkes mit Hilfe physikalischer Verfahren behandelt, z.B. Granulierung, Funkenbildung

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ORIGINAL INSPECTED

8E0O Nürnberg 11 Telefon {0811} Telex Telegramme Bayer. Vereinabenk Stadtsparitaeee Deutsche Bank Postscheckkonto

IMiMnplatz 3 204081-83 («22327 -Patwelzel" Nb₀.63116Θ5 Nbg. 15Μ354 Nb₃.368910 NOmberfl 11151-853

oder elektrochemische Verfahren. Z.B. ist es bekannt, in zwei oder drei Durchgängen zwischen 100 und 2OO Metallkörner pro Quadratmillimeter in einer Größe von 500 bis 7OO um auf die Oberfläche der Walze aufzubringen.

Es ist allgemein bekannt, daß eine solche Oberfläche, die die größte Anzahl von so nahe wie möglich nebeneinanderliegenden Plateaus aufweist, die besten Eigenschaften für das Tiefziehverfahren aufweist (siehe John A. Newham in "Metal Deformation Processes, Friction and Lubrication", Seite 716. Herausgeber: John A. Shey 197O Marcel Dekker INC. - New York).

Bei der Verformung der Bleche im Tiefziehverfahren unter Verwendung eines Schmiermittels bilden die Täler an der Oberfläche des Bleches Mikroreserven des Schmiermittels, die punktförmig die Adhäsion zwischen den Mikroverbin^ düngen verringern, welche zwischen den sich berührenden Oberflächen des Bleches und des Werkzeuges.bestehen»

Trotz der Verwendung eines Schmiermittels guter Qualität und trotz der Existenz dieser Mikroreserven tritt die Erscheinung des "Festfressens" auf. Dieses "Festfressen" offenbart sich dadurch, daß sich auf der Oberfläche des

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Werkzeuges eine Ablagerung aus Metallresten bildet, die während des Tiefziehens von der Oberfläche des Bleches losgelöst wurden. Das Volumen dieser Metallreste wächst mit der Anzahl der gezogenen Blechstücke, wodurch wiederum die Schaden vergrößert werden, die durch diese Metallreste auf der Oberfläche des gezogenen Bleches verursacht werden. Diese Schaden reichen von der einfachen Schramme bis zur breiten und tiefen Rille, durch die Metallspäne entstehen. Die Beanspruchung, die auf die wachsende Reibung zwischen dem Blech und dem Werkzeug zurückzuführen ist, wird so groß, daß das Blechstück einreißt.

Die Verluste an zerkratzten oder eingerissenen Blechstücken ebenso wie die Verluste durch Abnutzung der Werkzeuge oder durch häufiges Anhalten der Pressen und die Kosten für die Instandsetzung der Werkzeuge können äußerst hoch sein. Außer einem Antikorrosionsschutzöl ist vor dem Tiefziehen eine örtliche Schmierung der Oberfläche des Bleches mit einem mineralischen, pflanzlichen oder tierischen öl, das eventuell mit einem Zusatz versehen wird, unerläßlich. Darin liegt jedoch der Ursprung weiterer Nachteile, die im Laufe der verschiedenen Herstellungsstadien entstehen können,,

Insbesondere können hierbei folgende Nachteile auftreten:

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Die Blechstücke kleben an den Verformungswerkzeugen, wodurch ihr automatischer Transport erschwert wird.

Die Werkzeuge, die Vorrichtungen zum Transport und zum Verladen der Blechstücke werden durch öl verschmutzt, wodurch die Sicherheit des Personals und des Materials beeinträchtigt wird, und die verformten Blechstücke lassen sich schwierig entfetten, wodurch dann bei ihrer Weiterverarbeitung, insbesondere beim Schweißen und ihrer Oberflächenverkleidung Schwierigkeiten auftreten.

Das "Festfressen" zeigt sich auch, wenn das Blechstück mindestens auf einer Seite mit einer Metallschicht, insbesondere aus weichem Metall, versehen ist₀ Unter einem weichen Metall ist hier beispielsweise Blei, Zinn, Kupfer, Zink und gegebenenfalls auch Aluminium zu verstehen _a

In diesem Falle bildet sich eine schmutzige Masse, die aus den Schmiermittelrückständen und den Metallresten besteht, die von der metallischen Oberflächenschicht des Blechstückes herrühren,, Diese Masse verschmutzt und zerfrist die Verformungswerkzeuge. Außerdem kann, wenn eine große Anzahl von aufeinanderfolgenden Tiefziehvorgängen durchgeführt wird, eine fortschreitende Verschlechterung der Oberflächenbeschaffenheit der verformten Blech-

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stücke, insbesondere hinsichtlich ihres Glanzes_r festgestellt werden. Dadurch ist der die Tiefziehpresse Bedienende gezwungen, diese Tiefziehpresse öfter anzuhalten, um das Tiefziehwerkzeug zu reinigen bzw. es zum Nachpolieren herauszunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und die Herstellung eines Tiefziehbleches zu ermöglichen, bei dem lediglich unter Verwendung eines Rostschutzöles oder eines wasserlöslichen Öles in Übereinstimmung mit den üblichen Normen und Verfahren die Erscheinung des "Festfressens" beseitigt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in beliebiger Richtung der Oberfläche eines Tiefziehbleches das durchschnittliche Verhältnis zwischen der Tiefe der Täler und der Höhe der Plateaus zwischen 1/1 und 3/1 festgelegt ist, wobei die Durchschnittsgröße der Plateaus zwischen 40 und 2OO pn liegt und die Durchschnittshöhe der Plateaus größer als.6 pm ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Blech, das diese Oberflächeneigenschaften besitzt, zumindest auf einer Seite mit einer metallischen Schicht aus einem weichen Metall versehen sein.

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Die Erfindung bezieht sich außerdem noch auf ein Verfahren zor Herstellung eines Tiefziehbleches, wonach die Oberfläche zumindest einer Walze zum Kaltwalzen bearbeitet wird und mit Hilfe dieser Walze auf das Blech ein Druck ausgeübt wird. So wird z.B. gemäß der Erfindung die Oberfläche der Walze mit einer Körnung von 20 bis 40 Körnern pro Quadratmillimeter versehen, wobei die Durchschnittsgroße der Körner zwischen 500 und 700 pn liegt.

Die Gründe für die Entstehung der Metallreste, die während des Tiefziehens der Blechstücke das bekannte "Festfressen" bewirken, lassen sich einfach nur auf der Grundlage bereits existierender theoretischer Kenntnisse über die^rscheinungen der Reibung und Abnutzung von Metallteilen erklären« Wenn davon ausgegangen wird, daß , sich an der Kontaktfläche zwischen den Spitzen oder Plateaus der sich gegenüberliegenden Oberflächen des Bleches und des Werkzeuges Mikrover schwel ßungen oder Mikroadhäsionen ergeben, müßten diese Metallreste mikroskopisch klein sein und ihr Volumen merklich geringer als das Volumen der tatsächlich auf den sich festfressenden Oberflächen vorhandenen Metallteile oder auch des Metallvolumens sein, das von der Oberfläche des Bleches abgekratzt worden ist.

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Um die Erscheinung des "Festfressens" zu vermeiden, müssen die Anzahl und die Größe der Metallteile so gering wie möglich sein und dürfen sich nicht auf der Oberfläche des Tiefziehwerkzeuges festsetzen, was dadurch erreicht werden kann, daß ein Blech gemäß der Erfindung verwendet wird.

Es wurde festgestellt, daß sich in bezug auf die Rauhigkeit der Blechoberfläche vor dem Tiefziehen die optimalsten Eigenschaften dadurch erreichen lassen, daß ein Blech mit folgenden Werten verwendet wird: Das Verhältnis zwischen der Taltiefe und der Plateauhöhe liegt zwischen 1/1 und 3/1, vorzugsweise zwischen 3/2 und 5/2; die Plateaugröße liegt zwischen 40 und 200 um, vorzugsweise zwischen 60 und 120 um, wobei die Plateauhöhe grosser als 6 mn ist und vorzugsweise zwischen 10 und 25 pn liegt.

Für den Fall, daß.die Bleche vor der Lieferung an den Verbraucher in einem Kaltwalzwerk gewalzt werden, erfordern die räumliche Verteilung und die vorstehend festgelegten Dimensionen eine wesentliche Veränderung der Bedingungen für die Bearbeitung der Walzenoberfläche des Kaltwalzwerkes.

Tatsächlich muß dann die Oberfläche eine Rauhigkeit auf-

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weisen, die durch folgende Werte gekennzeichnet ist: Das Durchschnittsverhältnis zwischen der Höhe der Plateaus und der Tiefe der Täler liegt zwischen 1/1 und 3/1, vorzugsweise zwischen 3/2 und 5/2; die Durchschnittstiefe eines Tales beträgt 40 bis 200 tun bzw. vorzugsweise 60 bis 120 um; die Plateauhöhe liegt oberhalb von 7 um und vorzugsweise zwischen 11 und 50 um. Die Höhe der Plateaus an der Walzenoberfläche ist so gewählt, daß sie größer als diejenige Höhe ist, die auf der Oberfläche des Bleches gewünscht wird, wobei letztere in bezug auf die Tiefe nicht genau die Oberflächengestalt der Walze annehmen kann.

So genügt es z.B. unter Verwendung einer Metallschrotmaschine, die eine mit Schaufeln versehene Turbine aufweist, und unter Verwendung von Metallkörnern in der Größenordnung zwischen 500 und 700 um, auf die Walzenoberfläche des Kaltwalzwerkes 20 bis 40 Metallkörner pro Quadratmillimeter aufzubringen, vorzugsweise in nur zwei Durchgängen. Die verwendete Menge an Metallkörnern ist auf diese Weise drei- bis achtmal geringer als die bei den gebräuchlichen Verfahren verwendete Menge.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Blech erweist sich als besonders vorteilhaft für die

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Produktion in großer Anzahl gezogener Metallteile, insbesondere für die Automobilindustrie, was an nachfolgenden Beispielen erläutert wird.

In diesen Beispielen werden die Ergebnisse, die mit einem Blech gemäß der Erfindung erreicht wurden, mit denen verglichen, die mit einem bekannten Blech gleicher Dicke und Metallqualität erzielt wurden, das bisher häufig zur Herstellung derselben Teile mit Hilfe derselben Pressen verwendet worden/Lst.

In den Beispielen 1 und 3 wurde sowohl für das gemäß der Erfindung hergestellte Blech als auch für das bisher gebräuchliche Blech dasselbe Schmiermittel verwendet. In dem Beispiel 2 gestattete es die Verwendung eines gemäß der Erfindung hergestellten Bleches, auf den Gebrauch eines Hochdrucköls, wie es beim Tiefziehen von Blechen in der bisher üblichen Weise verwendet wurde, zu verzichten.

Beispiel 1 Federungskapsel für Kraftfahrzeuge

Blechdicke : 3 mm

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Metallqualität: besonders weicher, durch Aluminium beruhigter Stahl mit den mechanischen Eigenschaften, die der französischen Norm NF A 36 401 entsprechen.

Presse : Transfermaschine mit 12 Stationen.

Schmiermittel : lösliches öl (ohne Auswechslung).

Ergebnisse : 50 000 gezogene Metallteile anstelle von

2000, ohne daß ein Festfressen auftritt.

Bei diesem Beispiel ermöglichte ein 3 mm starkes Blech, dessen Oberfläche eine Rauhigkeit aufwies, die im Durchschnitt durch ein Verhältnis von 2/1 zwischen der Tiefe der Täler und der Höhe der Plateaus sowie durch eine Plateaugröße von durchschnittlich 120 um und eine Plateauhöhe von durchschnittlich 20 um gekennzeichnet war, die ununterbrochene Herstellung von 50 000 Federungskapseln im Tiefziehverfahren. Im Vergleich dazu konnten bei der Herstellung identischer Stücke im Tiefziehverfahren mit demselben Blech, das jedoch nicht nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt worden war, nur etwa 2000 Metallstücke ohne Unterbrechung gezogen werden. Das in dem vorstehenden Beispiel erwähnte Blech gemäß der Erfindung wurde mit Hilfe eines Walzwerkes hergestellt, das Kaltwalzen aufwies, deren Oberfläche mit Hilfe einer Metallschrotmaschine, die mit einer Schaufelturbine aus-

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gestattet war, mit ungefähr 25 bis 30 Körnern pro Quadratini llimeter versehen worden ist, die eine martensitische Struktur und einen Durchmesser von ungefähr 700 pm haben.

Beispiel 2 Unteres Verbindungsblech einer Karrosserietür

Dicke des Bleches: 0,80 mm

Metallqualität : besonders weicher, durch Aluminium beruhigter Stahl mit den mechanischen Eigenschaften, die der französischen Norm NF A 36 401 entsprechen.

: mechanische mit Doppeleffekt.

: keine Verwendung eines Hochdrucköls.

: anstelle von zwei Stunden totalen Stillstands der Presse pro 24 Stunden, um die Werkzeuge zu reinigen, waren bei Tiefziehvorgängen im Laufe von 3 Tagen keinerlei Eingriffe notwendig.

Presse

S chmie rmi tte1

Ergebnisse

Beispiel 3 Luftzylinder

Dicke des Bleches: 2 mm

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Metallqualität

Presse
Schmiermittel

Ergebnisse

: besonders weicher, durch Aluminium beruhigter Stahl mit mechanischen Eigenschaften, die der französischen Norm NF A 36 401 entsprechen.

: hydraulische.

: Schmierfett Houghton 35, zu 50% mit Wasser verdünnt (ohne Auswechslung).

: anstelle von zwei Stunden totalen Betriebsstops alle 8 Stunden (zum Zwecke der Reinigung der Werkzeuge).

Wie bereits erwähnt, wird durch die Oberflächeneigenschaften des erfindungsgemäßen Bleches das "Festfressen" vermieden, wenn dieses Blech auf mindestens einer Seite mit einer Metallschicht, insbesondere aus weichem Metall, überzogen ist. Es konnte tatsächlich festgestellt werden, daß die Menge der Reibungsrückstände beträchtlich verkleinert wurde und daß die Oberflächenbeschaffenheit der gezogenen Metallteile merklich verbessert wurde„

Außerdem wurde festgestellt, daß sich diese Vorteile besonders deutlich bei einem Blech zeigen, das mindestens auf einer Seite mit einer eingeschmolzenen oder nicht eingeschmolzenen Zinnschicht überzogen ist. Die Dicken

der auf jeder Seite befindlichen Zinnschichten können gleich oder unterschiedlich sein. Vorzugsweise sollte die Dicke der Zinnschicht pro Seite 15 g pro Quadratmeter nicht übersteigen.

Es wurde beispielsweise ein gewöhnlich verzinntes Blech, das auf jeder Seite eine nicht eingeschmolzene Zinnschicht von ungefähr 5 bis 6 g Gewicht pro Quadratmeter aufwies, mit einem Blech gemäß der Erfindung verglichen, das die gleiche Dicke besitzt und unter den gleichen Bedingungen verzinnt worden ist, aber eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, die durch ein Verhältnis von 1/1 im Durchschnitt zwischen der Taltiefe und der Plateauhohe gekennzeichnet ist sowie durch eine Plateaugröße von durchschnittlich 12O um und einer Plateauhohe von durchschnittlich 12 um.

Im Laboratorium wurde festgestellt, daß das Blech gemäß der Erfindung einen Reibungskoeffizienten besitzt, der 15% unter dem der bisher bekannten Bleche liegt,.

Diese beiden Bleche wurden zur Herstellung von Rohren im Tiefziehverfahren mit einem Durchmesser von 6 ma, einer Länge von 5O mm und einer Dicke von 0,25 um verwendet. Das gemäß der Erfindung hergestellte Blech erlaubte die Herstellung von 2O 0OO Rohren, was einem Ar-

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beitstag entspricht, ohne daß irgendein Eingriff an den Werkzeugen notwendig gewesen wäre. Dabei war die aus ReibungsEückständen bestehende Masse mengenmäßig praktisch gleich. Mull. Xee Vergleich dazu zwang die Verwendung des bisher gebrauchliehen Bleches zu häufigem Stillstand zum Zwecke der Reinigung der Werkzeuge und erforderte \ror allem zweimal am Tag eine Demontage der Werkzeuge zum Kachpolieren«

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Claims

Patentansprüche

1. Tiefziehblech, dessen Oberfläche eine Rauhigkeit in Form von reliefartigen Teilen oder Plateaus aufweist, zwischen denen sich hohle Abschnitte oder Täler befinden, dadurch gekennzeichnet, daß in beliebiger Richtung der Oberfläche des Bleches das Durchschnittsverhältnis zwischen der Tiefe der Täler und der Höhe der Plateaus zwischen 1/1 und 3/1, vorzugsweise zwischen 3/2 und 5/2 liegt, daß die Durchschnittshöhe der Plateaus zwischen 40 und 2OO yum, vorzugsweise zwischen 60 und 120 um liegt und daß die Höhe der Plateaus größer als 6 pn ist und vorzugsweise zwischen 10 und 25 tun liegt _a

2. Tiefziehblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens auf einer Seite mit einer aus einem weichen Metall bestehenden Metallschicht überzogen ist.

3. Tiefziehblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest auf einer Seite mit einer Zinnschicht überzogen ist.

4. Blech nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallschicht auf einer Blechseite

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15g pro Quadratmeter nicht übersteigt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehbleches nach Anspruch 1, wonach die Oberfläche mindestens einer Kaltwalze bearbeitet und durch diese Kaltwalze auf das Blech ein Druck ausgeübt wird, dadur ch gekenn ζ e i chne t, daß eine Kaltwalze verwendet wird, deren Oberfläche in beliebiger Richtung ein Durchschnittsverhältnis zwischen der Höhe der Plateaus und der Tiefe der Täler von 1/1 bis 3/1, vorzugsweise von 3/2 bis 5/2, aufweist sowie eine Durchschnittstiefe der Täler zwischen 40 und 200 pm und vorzugsweise zwischen 60 und 120 um und eine Plateauhöhe von größer als 7 um und vorzugsweise zwischen 11 und 15 um besitzt.

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