EP1899091A1 - Verfahren zum umformen, insbesondere tiefziehen, eines flächigen blechzuschnitts mit einem umformwerkzeug - Google Patents

Verfahren zum umformen, insbesondere tiefziehen, eines flächigen blechzuschnitts mit einem umformwerkzeug

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EP1899091A1
EP1899091A1 EP05803060A EP05803060A EP1899091A1 EP 1899091 A1 EP1899091 A1 EP 1899091A1 EP 05803060 A EP05803060 A EP 05803060A EP 05803060 A EP05803060 A EP 05803060A EP 1899091 A1 EP1899091 A1 EP 1899091A1
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forming die
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Karl Starrock
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Definitions

  • the invention relates to a method for forming, in particular deep drawing a flat sheet metal blank in a forming tool, in particular thermoforming tool, with a punch, in particular drawing punch, and a forming die, in particular drawing die, to a semifinished product, in particular for household appliances, eg. Example, a dishwasher or a washing machine and a forming tool, in particular thermoforming tool, with a forming die, in particular drawing punch, and a forming die, in particular draw die, for deep drawing a flat sheet metal blank to a semifinished product.
  • thermoforming sheet has a thickness of about 60 microns.
  • thermoforming film lowers the coefficient of friction during the forming / -Diefziehvorganges to ⁇ ⁇ 0.1 and prevents contact with the surface of the sheet blank and the drawing punch of the drawing tool.
  • the high quality surface of the sheet metal blank to be formed is not damaged by wear, which would otherwise lead to a manual rework or a reject of the machined part in the required surface quality.
  • thermoforming film in a manufacturing process Since the application and removal of thermoforming film in a manufacturing process is associated with high costs, there is a need to be able to dispense with such a thermoforming aid in the context of a forming / deep drawing process. Another factor which also increases the production costs is the fact that the service life of the thermoforming tool is lower than that of a method which dispenses with the thermoforming aid. is lower. In addition, there are significant costs for the purchase of non-reusable thermoforming sheet.
  • the object of the present invention is to provide a method and a forming tool for forming a flat sheet metal blank with a deep drawing tool, with which a high surface quality without the use of a thermoforming sheet is possible.
  • a dishwasher or a washing machine is applied for forming, in particular deep drawing, a lubricant on the sheet metal blank, wherein the lubricant is a drawing oil, which is applied directly at least partially on the surface of the sheet metal blank.
  • the semi-finished product has a high surface quality after deep drawing without the use of a thermoforming film.
  • the drawing oil thus has properties, ie is designed such that a high surface quality can be achieved without the use of a thermoforming sheet.
  • the drawing oil can also be applied only partially (at least partially) to the surface of the sheet metal blank in which large deformations occur. As a result, drawing oil can be saved and the effort to remove the drawing oil after deep drawing can be reduced.
  • Another advantage is that the at the Use of thermoforming foil resulting fine film particles, which lead to a heavy contamination of the thermoforming tool and other processing machines, do not apply, whereby the otherwise necessary high maintenance costs can be avoided. Under reshaping in particular deep drawing, bending, z. B. bending in the U or V-die, Tangentialstreck endeavour, or pushing through, z.
  • the forming die is generally movable and thereby brings the required force, for. As tensile, compressive or shearing force, for changing the shape of the sheet metal blank on the sheet metal blank.
  • the forming die is usually the forming tool, but also the forming die can take on a function of shaping.
  • the drawing oil has solid particles with a very small particle size, preferably between 0.1 and 10 microns, especially in the range of about 1 micron, to avoid direct contact between the surface of the blank and the surface of the drawing die.
  • the solid particles prevent the direct contact between the sheet surface of the sheet blank and the surface of the drawing die, among others, also because a rolling effect occurs between the drawing punch and the blank, that is, the sheet metal blank.
  • H. a small coefficient of friction ⁇ is present, so that a high surface quality of the semifinished product can be achieved.
  • the lubricant is a drawing oil and has a high adhesive strength to the sheet metal blank, so that the sheet surface of the sheet metal blank during forming, in particular deep drawing, no direct contact with the surface of the forming die, in particular drawing die learns.
  • the material properties of the drawing oil are thus such that no signs of wear on the drawing punch occur.
  • the life of the thermoforming tool can be extended compared to a conventional deep drawing process using a thermoforming sheet thereby.
  • the drawing oil has a cleaning effect on the forming tool, in particular deep-drawing tool, ie deposited metal atoms on the forming die, in particular drawing die, and / or the Umformatrize, in particular - A -
  • Drawing die especially at the bending or drawing edge, are chemically bound and degraded. As a result, no larger particles can build up on the surface of the thermoforming tool, whereby the surface quality can be positively influenced.
  • the cleaning effect of the drawing oil is effected by chlorine compounds.
  • the drawing oil is applied by spraying on the sheet surface of the sheet metal blank.
  • the draw oil is a hydrocarbon compound, preferably at least partially with fluoro compounds, e.g. As a mixture with portions of polyethylene and polytetrafluoroethylene.
  • the drawing oil is diluted with demineralized water, preferably in a ratio of 1: 1, prior to application to the sheet metal surface of the sheet metal blank.
  • the demineralized water and drawing oil is homogenized by ultrasound in order to achieve the full effect of the drawing oil.
  • the mixture of pure drawing oil (hydrocarbon compound) and demineralized water is also referred to as drawing oil.
  • the drawing oil is also applied to the surface of the forming die, in particular drawing punch and / or the forming die, in particular draw die.
  • the drawing oil after the forming, in particular deep drawing, and optionally further forming or processing steps, removed from the semifinished product As a result, the surface of the semi-finished product is not affected by drawing oil.
  • the removal of the drawing oil 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 of Ultrasound is supported, ie ultrasound is applied to the surface of the semifinished product.
  • a slightly alkaline detergent pH about 7 to 8
  • a two-component detergent preferably the cleaning process of Ultrasound is supported, ie ultrasound is applied to the surface of the semifinished product.
  • the drawing oil is removed during the test of a dishwasher in the manufacturing process by a brief trial commissioning, preferably using a commercially available dishwashing detergent.
  • a brief trial commissioning preferably using a commercially available dishwashing detergent.
  • the dishwasher is briefly put into operation for testing purposes using a dishwashing detergent.
  • the rinsing container is composed of semi-finished products produced by the method according to the invention.
  • a surface of the forming die, in particular drawing die, and / or the forming die, in particular draw die with a trained according to DIN standard 1.2379 steel surface with a microsurface of Ra ⁇ 1, 0 microns used.
  • the surface of the forming die, in particular drawing die, and / or the forming die, in particular draw die has a minimum hardness of 2500 HV 0.01.
  • the surface of the forming die, in particular drawing die and / or the forming die, in particular draw die has a multilayer (several layers one above the other) of a chromium matrix, d. H. a skeleton made of chrome carbide and other elements. With this surface material, a high surface quality, d. H. z. B. no visible grooves or scratch marks, the semifinished product can be achieved.
  • the Mulitlayer has a good tendency to stick to the drawing oil, in particular by chemical and physical processes, eg. B. by means of different polarity between Mulitlayer, in particular the upper layers of the Mulitlayers, and proportions of the drawing oil.
  • This can be a direct contact between the surface of the drawing die 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.
  • sheet metal according to one of the DIN standards 1.4301 (chrome-nickel steel), 1.4303 (chrome-nickel steel) or 1.4016 (chrome steel) is selected as the material of the sheet metal blank. These materials are used for example for the production of washing containers in dishwashers.
  • the semifinished product preferably has a glossy surface (surface quality 2R) or glossy ground surface or a matt surface (surface quality 2B).
  • thermoforming tool with a forming die, in particular drawing die, and a forming die, in particular drawing die, for forming, in particular deep drawing, a sheet-metal blank to a semi-finished product means are available to a drawing oil for deep drawing directly at least partially on the surface to be able to apply the sheet metal blank.
  • the means are spray nozzles, pumping and control devices.
  • a flat sheet metal blank 10 to be processed is provided with a drawing oil 11, preferably before the introduction of the sheet metal blank 10 into the deep-drawing tool 11 (FIG. 1 a).
  • the sheet metal blank 10 is inserted into a deep-drawing tool 1 such that the surface provided with the drawing oil 11 faces a drawing punch 2 (FIG. 1 b).
  • the deep-drawing tool 1 has the drawing punch 2, drawing dies 3 and 6, a hold-down 4 and a receptacle 5, in which the sheet metal blank 10 is inserted.
  • the drawing punch 2 may be provided with a coating 7 which has a good adhesion tendency to the drawing oil 11.
  • the coating ideally shows a hardness greater than 2500 HV 0.01. The adhesion tendency is promoted by a specially set polarity of the upper atomic layers of the coating.
  • the coating is preferably a multilayer (several layers one above the other) of a chromium matrix, ie a skeleton of chromium carbide and other elements.
  • the drawing punch 2 is for example made of a steel according to the DIN standard 1 .2379 or other high-speed steel, such. B. according to DIN standard 1.3343, or another Kaltarbeitsstahlgüte manufactured.
  • the drawing process takes place in a manner known per se by depressing the drawing punch 2 in the direction of the drawing dies 3, 6, as shown in FIGS. 1 b) to 1 d).
  • the semifinished product produced in FIG. 1 d) can be subjected to further processing steps, such as punching or further deep-drawing operations, before the semifinished product is freed from the drawing oil in a last method step (FIG. 1 e).
  • This is preferably done in a washing process, in which the semifinished product 12 is immersed in a suitable treatment liquid. This process can advantageously be carried out automatically.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und ein Umformwerkzeug zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, eines flächigen Blechzuschnitts (10) in einem Umformwerkzeug (1) , insbesondere Tief ziehwerkzeug (1), mit einem Umformstempel (2), insbesondere Ziehstempel (2), und einer Umformmatrize (3), insbesondere 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 Umformwerkzeug (1), insbesondere Tiefziehwerkzeug (1), ein Ziehöl (11) unmittelbar wenigstens teilweise auf die Blechoberfläche des Blechzuschnittes (10) aufgebracht wird.

Description

Verfahren zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, eines flächigen Blechzuschnitts mit einem Umformwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen, insbesondere Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts in einem Umformwerkzeug, insbesondere Tiefziehwerkzeug, mit einem Biegestempel, insbesondere Ziehstempel, und einer Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrize, zu einem Halbzeug, insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine und ein Umformwerkzeug, insbesondere Tiefziehwerkzeug, mit einem Umformstempel, insbesondere Ziehstempel, und einer Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrize, zum Tiefziehen eines flächigen Blechzuschnitts zu einem Halbzeug.
Um Halbzeuge aus Stahl in einer hohen Oberflächengüte ohne mechanische Oberflächenbeschädigungen (Spurrillen, Kratzer) in der Oberflächengüte 2R (glänzend) oder 2B (matt) bzw. glänzend geschliffen, insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine, herstellen zu können, wird als Umform- /Tiefziehhilfe und Oberflächenschutz für den zu verformenden Blechzuschnitt eine auf diese aufgewalzte Polyethylen (PE)-FoNe (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 Umform/ -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.
Da das Aufbringen und Abziehen der Tiefziehfolie in einem Fertigungsprozess mit hohen Kosten verbunden ist, besteht das Bedürfnis, im Rahmen eines Umform-/ 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 wieder verwendbaren Tiefziehfolie erhebliche Kosten an.
Aus der US 6,655,181 B2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der die Ziehmatrize mit einer Beschichtung aus Chromcarbid versehen ist. Das dort beschriebene Verfahren betrifft jedoch nicht ein Tiefziehen mit Werkzeugen, sondern ein Verfahren, das Wirkenergie in Form eines Gases verwendet. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise für die Herstellung von Innentüren für eine Geschirrspülmaschine auf Grund der großen zu verformenden Fläche nicht geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein Umformwerkzeug zum Umformen eines flächigen Blechzuschnitts mit einem Tiefziehwerkzeug anzugeben, mit dem eine hohe Oberflächengüte ohne Verwendung einer Tiefziehfolie möglich ist.
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.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, eines flächigen Blechzuschnitts in einem Umformwerkzeug, insbesondere Tiefziehwerkzeug, mit einem Umformstempel, insbesondere Ziehstempel, und einer Umformatrize, insbesondere Ziehmatrize, zu einem Halbzeug, insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine, wird zum Umformen, insbesondere 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. Unter Umformen wird insbesondere Tiefziehen, Biegen, z. B. Biegen im U- oder V-Gesenk, Tangentialstreckziehen, oder Durchdrücken, z. B. Verjüngen, Strangpressen, Fließpressen verstanden. Der Umformstempel ist im Allgemeinen beweglich und bringt dadurch die erforderliche Kraft, z. B. Zug-, Druck- oder Scherkraft, zum Verändern der Form des Blechzuschnittes auf den Blechzuschnitt auf. Die Umformmatrize ist normalerweise das formgebende Werkzeug, wobei jedoch auch der Umformstempel eine Funktion der Formgebung übernehmen kann.
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.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Schmiermittel ein Ziehöl und weist eine hohe Haftfestigkeit zum Blechzuschnitt auf, so dass die Blechoberfläche des Blechzuschnittes beim Umformen, insbesondere Tiefziehen, keinen unmittelbaren Kontakt mit der Oberfläche des Umformstempels, insbesondere 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 einer ergänzenden Ausführungsform verfügt das Ziehöl über einen Putzeffekt für das Umformwerkzeug, insbesondere Tiefziehwerkzeug, d. h. angelagerte Metallatome an dem Umformstempel, insbesondere Ziehstempel, und/oder der Umformatrize, insbesondere - A -
Ziehmatrize, insbesondere an der Biege- oder 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 einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ziehöl durch Sprühen auf Blechoberfläche des Blechzuschnittes aufgebracht.
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 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.
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.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird das Ziehöl auch auf die Oberfläche des Umformstempels, insbesondere Ziehstempels und/oder der Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrize, aufgebracht.
Vorteilhafterweise wird das Ziehöl nach dem Umformen, insbesondere Tiefziehen, und optional weiteren Umform- oder Bearbeitungsschritten, von dem Halbzeug entfernt. Dadurch ist die Oberfläche des Halbzeuges nicht mit Ziehöl behaftet.
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 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.
Vorzugsweise wird eine Oberfläche des Umformstempels, insbesondere Ziehstempels, und/oder der Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrize, mit einer gemäß der DIN-Norm 1.2379 ausgebildeten Stahloberfläche mit einer Mikrooberfläche von Ra < 1 ,0 μm verwendet.
Vorteilhafterweise verfügt die Oberfläche des Umformstempels, insbesondere Ziehstempels, und/oder der Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrize, über eine Mindesthärte von 2500 HV 0,01 .
In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Oberfläche des Umformstempels, insbesondere Ziehstempels und/oder der Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrizeüber 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.
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.
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.
Vorzugsweise verfügt das Halbzeug über eine glänzende Oberfläche (Oberflächengüte 2R) bzw. glänzende geschliffene Oberfläche oder über eine matte Oberfläche (Oberflächengüte 2B).
In einem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug, insbesondere Tiefziehwerkzeug, mit einem Umformstempel, insbesondere Ziehstempel, und einer Umformmatrize, insbesondere Ziehmatrize, zum Umformen, insbesondere 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 einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel Sprühdüsen, Pump- und Steuerungseinrichtungen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind fünf verschiedene Verfahrensschritte a) bis e) dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein zu bearbeitender flächiger Blechzuschnitt 10 mit einem Ziehöl 11 , vorzugsweise vor dem Einbringen des Blechzuschnitts 10 in das Tiefziehwerkzeug 1 1 , versehen (Figur 1 a). Der Blechzuschnitt 10 wird derart in ein Tiefziehwerkzeug 1 eingelegt, dass die mit dem Ziehöl 11 versehene Oberfläche einem Ziehstempel 2 zugewandt ist (Figur 1 b).
Das Tiefziehwerkzeug 1 weist den Ziehstempel 2, Ziehmatrizen 3 und 6, einen Niederhalter 4 sowie eine Aufnahme 5 auf, in welche der Blechzuschnitt 10 eingelegt ist. Optional kann der Ziehstempel 2 mit einer Beschichtung 7 versehen sein, welche eine gute Haftungsneigung zu dem Ziehöl 1 1 aufweist. Die Beschichtung weist idealerweise eine Härte größer als 2500 HV 0,01 auf. Die Haftungsneigung wird durch eine besonders eingestellte Polarität der oberen Atomlagen der Beschichtung gefördert. Die Beschichtung ist vorzugsweise ein Multilayer (mehrere Schichten übereinander) aus einer Chrommatrix, d. h. ein Grundgerüst aus Chromkarbid und anderen Elementen. Der Ziehstempel 2 ist beispielsweise aus einem Stahl gemäß der DIN-Norm 1 .2379 oder einem anderen Schnellarbeitsstahl, wie z. B. gemäß DIN-Norm 1.3343, oder einer anderen Kaltarbeitsstahlgüte gefertigt.
Der Ziehvorgang findet in an sich bekannter Weise durch Niederdrücken des Ziehstempels 2 in Richtung der Ziehmatrizen 3, 6 statt, wie dies in den Figuren 1 b) bis 1 d) dargestellt ist. Das in Figur 1 d) erzeugte Halbzeug kann weiteren Verarbeitungsschritten, wie z.B. Stanzungen oder weiteren Tiefziehvorgängen, unterworfen werden, bevor das Halbzeug in einem letzten Verfahrensschritt von dem Ziehöl befreit wird (Figur 1 e). Dies erfolgt bevorzugt in einem Waschvorgang, in dem das Halbzeug 12 in eine geeignete Behandlungsflüssigkeit eingetaucht wird. Dieser Vorgang kann vorteilhafterweise automatisiert vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste
1 Tiefziehwerkzeug
2 Ziehstempel
3 Ziehmatrize
4 Niederhalter
5 Aufnahme
6 Ziehmatrize
7 Beschichtung
10 Blechzuschnitt
11 Ziehöl
12 Halbzeug
F Kraft

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, eines flächigen Blechzuschnitts (10) in einem Umformwerkzeug (1 ), insbesondere Tiefziehwerkzeug (1 ), mit einem Umformstempel (2), insbesondere Ziehstempel (2), und einer Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), zu einem Halbzeug (12), insbesondere für Haushaltsgeräte, z. B. eine Geschirrspülmaschine oder eine Waschmaschine, wobei zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, ein Schmiermittel auf den Blechzuschnitt (10) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel ein Ziehöl (11 ) ist, welches unmittelbar wenigstens teilweise auf die Oberfläche des Blechzuschnittes (10) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (11 ) über Feststoff partikel mit einer sehr kleinen Partikelgröße verfügt, vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 μm, insbesondere im Bereich von ungefähr 1 μm, um einen unmittelbaren Kontakt zwischen der Oberfläche des Blechzuschnittes (10) und der
Oberfläche des Umformstempels (2), insbesondere Ziehstempels (2), und/oder Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), zu vermeiden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (11 ) über eine hohe Haftfestigkeit zum Blechzuschnitt (10) aufweist, so dass die
Blechoberfläche des Blechzuschnittes (10) beim Umformen, insbesondere Tiefziehen, keinen unmittelbaren Kontakt mit der Oberfläche des Umformstempels (2), insbesondere Ziehstempels (2), und/oder Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), erfährt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (1 1 ) über einen Putzeffekt für das Umformwerkzeug (1 ), insbesondere Tiefziehwerkzeug (1 ), verfügt, d. h. angelagerte Metallatome an dem Umformstempel (2), insbesondere Ziehstempel (2) und/oder der Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), insbesondere an der Biege- oder Ziehkante, chemisch gebunden und abgebaut werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Putzeffekt des Ziehöls (11 ) durch Chlorverbindungen bewirkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (11 ) durch Sprühen auf die Blechoberfläche des Blechzuschnittes (10) aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (1 1 ) eine Kohlenwasserstoffverbindung, vorzugsweise wenigstens teilweise mit Fluorverbindungen, ist, z. B. eine Mischung mit Anteilen aus Polyethylen und Polytetrafluorethylen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (11 ) vor dem Aufbringen auf die Blechoberfläche des Blechzuschnittes (10) mit demineralisierten Wasser verdünnt wird, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 :1 .
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus demineralisierten Wasser und Ziehöl (1 1 ) durch Ultraschall homogenisiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (11 ) auf die Oberfläche des Umformstempels (2), insbesondere Ziehstempels (2), und/oder der Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (11 ) nach dem Umformen, insbesondere Tiefziehen, und optional weiteren Umform- oder Bearbeitungsschritten, von dem Halbzeug (12) entfernt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Ziehöls (1 1 ) von Oberfläche des Halbzeuges (12) durch einen Waschvorgang erfolgt, 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 (12) aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehöl (1 1 ) während der Prüfung einer Geschirrspülmaschine im Herstellungsvorgang durch eine kurzzeitige probeweise Inbetriebnahme, vorzugsweise unter
Verwendung eines handelsüblichen Geschirrspülmittels, entfernt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Umformstempels (2), insbesondere Ziehstempels (2), und/oder der Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), mit einer gemäß der DIN-Norm 1 .2379 ausgebildeten Stahloberfläche mit einer Mikrooberfläche von Ra < 1 ,0 μm verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Umformstempels (2), insbesondere Ziehstempels (2), und/oder der Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), über eine Mindesthärte von 2500 HV 0,01 verfügt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Umformstempels (2), insbesondere Ziehstempels (2), und/oder der Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), über einen Multilayer (mehrere Schichten übereinander) aus einer Chrommatrix, d. h. ein Grundgerüst aus Chromkarbid und anderen Elementen, verfügt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mulitlayer über eine gute Haftneigung zu dem Ziehöl (11 ) verfügt, insbesondere durch chemische und physikalische Vorgänge, z. B. mit Hilfe unterschiedlicher Polarität zwischen Mulitlayer und Anteilen des Ziehöls (1 1 ).
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material des Blechzuschnitts (10) Blech gemäß einer der DIN-Normen 1.4301 (Chrom-Nickel-Stahl), 1.4303 (Chrom-Nickel-Stahl) oder 1 .4016 (Chrom- Stahl) gewählt wird.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug über eine glänzende Oberfläche (Oberflächengüte 2R) bzw. glänzende geschliffene Oberfläche oder über eine matte Oberfläche (Oberflächengüte 2B) verfügt.
20. Umformwerkzeug (1 ), insbesondere Tiefziehwerkzeug (1 ), mit einem Umformstempel (2), insbesondere Ziehstempel (2), und einer Umformmatrize (3, 6), insbesondere Ziehmatrize (3, 6), zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, eines flächigen Blechzuschnitts (10) zu einem Halbzeug (12), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, um ein Ziehöl (11 ) zum Umformen, insbesondere Tiefziehen, unmittelbar wenigstens teilweise auf die Oberfläche des Blechzuschnittes (10) aufbringen zu können.
21. Umformwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Sprühdüsen, Pump- und Steuerungseinrichtungen sind.
22. Umformwerkzeug nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19 ausführbar ist.
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