DE911439C

DE911439C - Method and device for testing the deep drawability of metal sheets, strips or the like.

Info

Publication number: DE911439C
Application number: DEF7825A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Beisswaenger
Original assignee: FORSCHUNGSGESELLSCHAFT BLECHVE
Current assignee: FORSCHUNGSGESELLSCHAFT BLECHVE
Priority date: 1951-12-07
Filing date: 1951-12-07
Publication date: 1954-05-13

Description

Verfahren und Einrichtung zum Prüfen der Tiefziehfähigkeit von Blechen, Bändern od. dgl.Process and device for testing the deep-drawability of sheet metal, Ribbons or the like

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen der Tiefziehfähigkeit von Blechen und Bändern od. dgl., bei der Blechronden verschiedenen Durchmessers mittels eines aus Stempel, Blechniederhalter und Matrize oder Ziehring bestehenden Ziehwerkzeuges zu im wesentlichen zylindrischen Näpfchen gezogen werden. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Einrichtung zur Durchführung derartiger Prüfungen mit Hilfe eines Verfahrens der genannten Art. The invention relates to a method for testing deep-drawability of sheets and strips or the like, with sheet metal rings of different diameters by means of a punch, sheet metal holder and die or drawing ring Pulling tool to be drawn to substantially cylindrical cups. Further the invention also relates to a device for carrying out such tests with the help of a procedure of the type mentioned.

Die Näpfchenprüfung hat gegenüber der bisher noch allgemein üblichen Einbeulprüfung nach Erichsen, welche nur eine sehr bedingte Beurteilung der Tiefzieheignung eines Werkstoffes gestattet, den Vorzug, daß die Näpfchenverformungsmechanik praktisch genau der Verformungsmechanik des Tiefziehens runder Teile im Anschlag entspricht. Letztere unterscheidet sich wiederum nicht grundsätzlich von der Verformungsmechanik anderer Tiefziehverfahren. Daher kann auf Grund der Prüfwerte des Näpfchenprüifverfahrens ganz allgemein auch die Verformbarkeit der Werkstoffe bei der Anwendung anderer Tiefziehverfahren beurteilt werden. The cell test has been compared to the previously generally used Dent test according to Erichsen, which is only a very limited assessment of suitability for deep drawing one material allows the advantage that the cup deformation mechanism is practical corresponds exactly to the deformation mechanics of deep-drawing round parts in the stop. The latter, in turn, does not fundamentally differ from the deformation mechanics other deep-drawing processes. Therefore, on the basis of the test values of the cell test method in general, also the deformability of the materials when others are used Deep-drawing processes are assessed.

Bei der Näpfchenprüfung wird der Prüfwert vorzugsweise durch Variation des Rondendurchmessers bis zum Auftreten von Bodenreißern oder auch unter Messung der Ziehkraft bei nur wenigen Rondendurchmessern durch rechnerische oder graphische Interpolation bestimmt. Die erwähnten Bodenreißer entstehen dadurch, daß die durch die Größe der jeweiligen Ronden bedingte Ziehkraft nicht mehr vom Stempel über den Boden des Ziehteiles in die Verformungszone übertragen werden kann. Der dadurch bedingte, maximal mögliche Rondendurchmesser wird auf den Stempeldurchmesser bzw. auf den inneren Näpfchendurchmesser bezogen. Man erhält auf diese Weise das jeweilige maximal mögliche Ziehverhältnis, daß einen Werkstoffkennwert darstellt, der allerdings von den Werkzeugabmessullgen und den Ziehbedingungen abhängig ist. In the case of the cell test, the test value is preferably determined by variation the diameter of the blank up to the occurrence of bottom cracks or even under measurement the drawing force with only a few round diameter through arithmetic or graphical Interpolation determined. The mentioned bottom cracks arise because the through the pulling force required by the size of the respective round blanks no longer from Stamp can be transferred through the bottom of the drawn part into the deformation zone. The resulting maximum possible round diameter is converted to the punch diameter or based on the inner cup diameter. This is how you get that respective maximum possible draw ratio that represents a material characteristic value, which, however, depends on the tool dimensions and the drawing conditions.

Es wurde bereits vorgeschlagen, das ATäpfchenprüfungsverfahren an Stelle der Erichsen-Prüfung allgemeiner zur Anwendung zu bringen. Hierbei wurde aber bei gleichbleibendem Stempel für jede zu prüfende Blechdicke ein besonderer Ziehring verwendet, wobei der innere Ziehringdurchmesser jeweils der Blechdicke angepaßt wurde. Infolge dessen ist es notwendig, daß zur Prüfung der einzelnen Blechdicken, insbesondere in dem hauptsächlich zur Verarbeitung kommenden Blechdicknbereich von etwa 0,5 bis 2 mm, eine größere Anzahl von Ziehringen bereitgestellt werden muß. Dadurch wird nicht nur die Prüfeinrichtung verteuert, sondern es können auch bei der Prüfung Verwechslungen der Ziehringe vorkommen, wodurch falsche Njleßergebnisse entstehen. Hierin liegt ein wesentlicher Nachteil des Näpfchenprüfverfahrens gegenüber dem Einbeulprüfverfahren nach Erichsen, bei dem z. B. für Blechdicken bis 2 mm nur ein Prüfwerkzeug erforderlich ist. Andererseits ist beim Erichsen-Prüfverfahren die Einbeultiefe stark von der Blechdicke abhängig, und es. wird angestrebt, die Werkzeugabmessungen derart zu wählen, daß sich ein von der Blechdicke unabhängiger Prüfwert ergibt. It has already been suggested to use the A suppository test procedure Place of the Erichsen examination to apply more generally. Here was but with the same punch, a special one for each sheet thickness to be tested Drawing ring used, the inner drawing ring diameter being the sheet metal thickness has been adapted. As a result, it is necessary to check the individual sheet thicknesses, especially in the sheet metal thickness range of about 0.5 to 2 mm, a larger number of pull rings must be provided. This not only makes the test device more expensive, but it can also be used with During the test, the drawing rings could be mixed up, causing incorrect measuring results develop. This is a major disadvantage of the cell test method the dent test method according to Erichsen, in which z. B. for sheet thicknesses up to 2 mm only a test tool is required. On the other hand, there is the Erichsen test procedure the dent depth depends heavily on the sheet metal thickness, and it. is aimed at that To choose tool dimensions in such a way that one is independent of the sheet thickness Test value results.

Durch die Erfindung wird bezweckt, ein Prüfverfahren sowie eine Einrichtung zurDurchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welches bzw. welche unter Verwendung von aus Ronden zu verformenden Näpfchen die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und deren Vorteile in sich vereinigt. The invention aims to provide a test method and a device to implement this procedure to create which one or which using of cells to be deformed from circular blanks avoids the disadvantages of the known methods and its advantages combined.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht im xvesentlichen darin, daß zum Prüfen von Blechen verschiedener Dicke innerhalb eines bestimmten Bereiches, beispielsweise von 0,5 bis 2 mm Blechdicke. jeweils ein und dasselbe Ziehwerkzeug mit gleichbleibenden Abmessungen des Stempels, des ßlechhalters und des Ziehringes bz.ws der Matrize verwendet wird. The method according to the invention essentially consists in that for testing sheets of different thicknesses within a certain range, for example from 0.5 to 2 mm sheet thickness. one and the same drawing tool with constant dimensions of the punch, the sheet metal holder and the drawing ring or the die is used.

Es wurde gefunden, daß es möglich ist, ein Prüfwerkzeug festzulegen, welches ohne weiteres für einen größeren Blechdickenbereich vervvendet werden kann, ohne daß es notwendig ist, eine größere Anzahl von Zieh ringen für den betreftenden Bereich vorrätig zu haben und zu verwenden. Man erhält somit ein Xäpfchenprüfgerät, welches ebenso wie das Erichsen-Prüfgerät nur aus einem einzigen Stempel, einem einzigen Blechniederhalter und einem einzigen Ziehring für einen bestimmten, größeren Blechdickenbereich besteht. It has been found that it is possible to define a test tool which can easily be used for a larger sheet thickness range, without the need for a large number of pull rings for the person concerned To have the area in stock and to use it. A suppository test device is thus obtained, which, like the Erichsen tester, only consists of a single stamp, a single sheet metal hold-down and a single drawing ring for a specific, larger one Sheet thickness range exists.

Erfindungsgemäß wird das Prüfgerät derart ausgebildet, daß der Ziehring oder die Matrize für einen bestimmten Blechdi chenberei ch einen Innendurchmesser bzw. Ziehspalt zwischen Stempel und Ziehring aufweist, welcher sich nach der größten Blechdicke des betreffenden Bereiches richtet, während die Ziehringabrundung derart gewählt wird, daß die Blechronden mit der kleinsten Blechdicke des Bereiches noch ohne störende Faltenbildung verformbar sind. According to the invention, the testing device is designed in such a way that the drawing ring or the die for a certain sheet metal area has an inside diameter or drawing gap between punch and drawing ring, which is after the largest Sheet metal thickness of the area concerned aligns, while the drawing ring rounding in such a way it is selected that the sheet metal blanks with the smallest sheet metal thickness of the area are still are deformable without annoying wrinkling.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei Verwendung pneumatischer oder auf ähnliche Weise angepreßter Niederhalter der Niederdruclç für alle Blechdicken eines Prüfbereiches und den in Frage kommenden Rondendurchmesser für eine bestimmte Werkstoffart gleich groß bemessen, wobei dieser Niederhaltedruck derart gewählt wird, daß bei der kleinsten Blechdicke des betreffenden Prüfbereiches noch keine Falten zwischen Ziehring und Niederhalter auftreten. In a further embodiment of the invention, when using pneumatic or a similarly pressed down holder of the Niederdruclç for all sheet metal thicknesses of a test area and the round diameter in question for a particular one The same size as the type of material, with this hold-down pressure selected in this way becomes that with the smallest sheet thickness of the test area in question none Wrinkles occur between the pull ring and the hold-down device.

Es kann auch an Stelle pneumatisch oder ähnlich angepreßter Halter mit sogenannten starren Haltern gearbeitet werden, wobei dann nach dem Einlegen der zu prüfenden Ronden ein von der Blechdicke und eventuell vom Werkstoff abhängiger fester Spalt zwischen Ziehring und Niederhalter einzustellen ist. It can also be used instead of a pneumatically or similarly pressed holder be worked with so-called rigid holders, then after inserting of the round blanks to be tested depends on the sheet thickness and possibly on the material a fixed gap is to be set between the pull ring and the hold-down device.

Durch die Erfindung wird das Näpfchenprüfgerät und das Näpfchenprüfverfahren wesentlich vereinfacht, so daß es nunmehr ohne weiteres im Hinblick auf seine sonstigen Vorteile an die Stelle der Erichsen-Einbeulprüfung treten und ein Normalprüfverfahren bilden kann. Es hat sich gezeigt, daß die Prüfung mit Hilfe einer Einrichtung gemäß der Erfindung allen Anforderungen genügt, velche praktisch an ein solches Prüfverfahren gestellt werden, wobei die Gefahr, zu falschen Meßergebnissen zu gelangen, geringer ist als bisher. The invention provides the cell testing device and the cell testing method much simplified, so that it is now readily available with regard to its other Advantages take the place of the Erichsen dent test and a normal test procedure can form. It has been shown that the test with the help of a device according to the invention meets all requirements, practically compared to such a test method are placed, the risk of wrong measurement results being reduced is than before.

Das Prüfgerät gemäß der Erfindung gestattet, einen annähernd von der Blechdicke unabhängigen Werkstoffprüfwert zu bestimmen, der in an sich bekannter Weise entweder durch Variationen des Rondendurchmessers bis zum Auftreten von Bodenreißern, oder bei Verwendung einer Nileßeinrichtung für die Ziehkraft bei wenigen Rondendurchmessern durch graphische oder rechnerische Interpolation ermittelt werden kann. Der Niederhaltedruck kann pneumatisch oder hydraulisch aufgebracht werden und ist jeweils nur von der Werkstoffart abhängig. The test device according to the invention allows an approximate of to determine the sheet thickness independent material test value, which is known per se Either through variations in the diameter of the gaps until bottom cracks appear, or when using a Nileß device for the pulling force in the case of a few blank diameters can be determined by graphical or computational interpolation. The hold-down pressure can be applied pneumatically or hydraulically and is only available from the Material type dependent.

Es kann an Stelle des pneumatisch oder ähnlich angepreßten Halters auch mit starrem Halter und einem von der Blechdicke und eventuell vom Werkstoff abhängigen Spalt zwischen Ziehring und Niederhalter gearbeitet werden. It can take the place of the pneumatically or similarly pressed holder also with a rigid holder and one of the sheet thickness and possibly the material dependent gap between the drawing ring and hold-down can be worked.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. In the drawing, the invention is in two embodiments, for example illustrated.

Fig. I zeigt in schematischem Längsschnitt ein Xäpfchenprüfgerät mit pneumatisch anpreßbarem Niederhalter, während Fig. 2 in schematischem Längsschnitt ein Prüfgerät mit starrem Niederhalter veranschaulicht. Fig. I shows in a schematic longitudinal section a Xäpfchenprüfgerät with a pneumatically pressable hold-down device, while FIG. 2 is a schematic longitudinal section illustrates a test device with a rigid hold-down device.

Die Prüfeinrichtung kann danach in bekannter Weise aus einer Grundplatte 1 bestehen, die mit Hilfe von Zugbolzen 2 mit einem Druckzylinder 3 verbunden ist. In letzterem ist hydraulisch oder pneumatisch ein Kolben 4 verschiebbar, der über eine rohrförmige Kolbenstange 5 auf eine Niederhalteplatte 6 wirkt, die mittels eines Halteringes 7 an der Kolbenstange 5 befestigt ist. The testing device can then consist of a base plate in a known manner 1, which is connected to a pressure cylinder 3 by means of tension bolts 2. In the latter is hydraulic or pneumatically a piston 4 displaceable, which acts via a tubular piston rod 5 on a hold-down plate 6, which is attached to the piston rod 5 by means of a retaining ring 7.

Es kann auch eine andere Aufbringung der Niederhaltekraft gewählt werden. Dabei ist allgemein erforderlich, daß keine Haltekrafterhöhung durch die beim Tiefziehen eintretende Randverdickung der Ronde erfolgt. A different application of the hold-down force can also be selected will. It is generally necessary that no increase in holding force by the Thickening of the edge of the blank occurs during deep drawing.

Im Innern der Kolbenstange 5 bewegt sich eine Stempeldruckstange 8, die unter der Wirkung einer veränderlichen Kraft P steht und auf einen Ziehstempel 9 drückt. Auf der Grundplatte 1 wird in üblicher Weise eine Matrize oder ein Ziehring 10 angeordnet und durch beliebige Mittel gehalten. A plunger push rod moves inside the piston rod 5 8, which is under the action of a variable force P and on a drawing die 9 presses. A die or a drawing ring is placed on the base plate 1 in the usual way 10 arranged and held by any means.

Der Stempel 9 drückt die in der Zeichnung bereits teilweise verformte Rande 11 durch den Ziehring 10 hindurch. The punch 9 presses the already partially deformed in the drawing Edge 11 through the drawing ring 10.

Für einen Blechdickenbereich von 0,5 bis 2 mm wird beispielsweise ein Stempeldurchmesser d von 32 mm gewählt. Als Stempelrundung wurde ru = 6,3 mm vorgesehen, im Hinblick auf die bei dünnen Blechen zwischen Ziehringrundung und Stempelrundung auftretende besondere Faltenbildung. For a sheet thickness range of 0.5 to 2 mm, for example a punch diameter d of 32 mm was chosen. The rounding of the punch was ru = 6.3 mm provided, with regard to the thin sheet metal between the drawing base and Punch rounding occurring special wrinkling.

Die Ziehringrundung rm und der Ziehspalt w zwischen Stempel und Ziehring werden derart gewählt, daß für die kleinste Blechdicke des Bereiches, im vorliegenden Fall also für ein Blech von 0,5 mm, noch keine störenden Falten entlang der Ringrundung rm bzw. zwischen Ringrundung rm und Stempelrundung rS auftreten. Beispielsweise beträgt die Ringrundung rm etwa 7 mm und der Zielhpalt w etwa 3 mm. Die Niederhaltekraft H wird in Abhängigkeit von der Werkstoffart so gewählt, daß bei der kleinsten Blechdicke des Bereiches, im vorliegenden Fall 0,5 mm, mit Sicherheit noch keine Falten zwischen Niederhalter 6 und Ziehring 10 auftreten. The drawing ring base rm and the drawing gap w between punch and drawing ring are chosen so that for the smallest sheet thickness of the area, in the present This means that for a sheet metal of 0.5 mm, there are still no disturbing folds along the rounding of the ring rm or between ring rounding rm and punch rounding rS. For example the ring rounding rm is about 7 mm and the target gap w about 3 mm. The hold-down force Depending on the type of material, H is selected so that the smallest sheet thickness of the area, in the present case 0.5 mm, certainly no wrinkles between Hold-down 6 and pull ring 10 occur.

Beispielsweise beträgt die Niederhaltekraft H für Ms 63 etwa 700 kg, oder für austenitischen, rostfreien Stahl (I8/8) etwa IIookg. Für andere Stahlziehbleche oder Leichtmetallbleche wird die HaltekraftH in entsprechender Weise festgelegt. For example, the hold-down force H for Ms 63 is approximately 700 kg, or for austenitic, stainless steel (I8 / 8) about IIookg. For other steel drawing sheets or light metal sheets, the holding forceH is determined in a corresponding manner.

Fig. 2 zeigt einen Werkzeugaufbau mit starrem Niederhalter. Die Einrichtung besteht aus einer Grundplatte 12 mit einem Ziehring 13, aus einer Spannplatte I.4 mit einem Niederhalter 15 und aus einem Stempel I6. Die Spannplatte 14 kann durch Zugschrauben 17 gegen die Grundplatte 12 verstellt werden, wodurch ein bestimmter Spalt Wh zwischen Niederhalter 15 und Ziehring 13 eingestellt wird. Fig. 2 shows a tool structure with a rigid hold-down device. The establishment consists of a base plate 12 with a pull ring 13 and a clamping plate I.4 with a hold-down device 15 and a stamp I6. The clamping plate 14 can by Lag screws 17 can be adjusted against the base plate 12, whereby a certain Gap Wh between hold-down device 15 and pull ring 13 is set.

Der Stempel I6 zieht die in der gezeichneten Stellung unverformte Ronde I8 durch den Ring 13 hindurch, wobei die Faltenbildung durch den Halter 15 unterdrückt wird. Der Spalt ph ist stets größer als die Ausgangsblechdicke S0, da der Rondenrand beim Ziehen dicker wird.The punch I6 pulls the undeformed in the position shown Round blank I8 through the ring 13, with the formation of folds through the holder 15 is suppressed. The gap ph is always greater than the initial sheet thickness S0, da the edge of the blank becomes thicker when drawn.

Für andere Blechdickenbereiche, z. B. für Blechdicken über 2 mm, werden entsprechend größere Werkzeuge vorgesehen. In dieser und ähnlicher Weise kann die Einrichtung gemäß der Erfindung variiert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. For other sheet thickness ranges, e.g. B. for sheet thicknesses over 2 mm, larger tools are provided accordingly. In this and similar ways the device according to the invention can be varied without departing from the scope of the invention To exceed.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for testing the deep-drawability of Sheets, strips or the like, in the sheet metal plates of different diameters by means of a drawing tool consisting of a punch, sheet metal holder and die or drawing ring are drawn into substantially cylindrical cells, preferably the Ratio between the round diameter and the inner cup diameter of the in each case, the last well drawn without cracks in the bottom is a measure of the deep-drawability forms, characterized in that for testing sheets of different thickness within a certain range, for example from 0.5 to 2 mm sheet thickness, each one and the same drawing tool with constant dimensions of the punch, the Sheet metal holder and the die or the drawing ring is used.

2. The method according to claim I, characterized in that the hold-down pressure the same for all sheet metal thicknesses in a test area for a certain type of material large and is chosen in such a way that with the smallest sheet thickness of the respective test area there are still no creases between the pull ring and the hold-down device.

3. The method according to claim I, characterized in that where application of a rigid hold-down device, the gap (wen) between the pull ring and hold-down device in Depending on the sheet thickness and, if necessary, the material is set.

4. Device for performing the method according to one of the claims I to 3, characterized in that the die or the drawing ring for a specific Sheet thickness range adapted to one of the largest sheet thicknesses of the area concerned Inside diameter or drawing gap (w), while the drawing ring rounding (rm) and the punch rounding (rS) are chosen so that the sheet metal blanks with the smallest Sheet thickness of the area are still deformable without annoying wrinkling.