Charakterisierung der Restumformbarkeit schergeschnittener Bauteilkanten aus Leichtbauwerkstoffen und deren Übertrag auf ein phänomenologisches Versagensmodell

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Mathias Liewald
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200997893

Zur Charakterisierung der Kantenrissempfindlichkeit bzw. Restumformbarkeit von schergeschnittenen Bauteilkanten aus Blech ist es notwendig, einerseits die spezifischen Werkstoffeigenschaften aber auch auf der anderen Seite die Einflüsse des vorangegangen Schneidprozesses auf die Restumformbarkeit von schergeschnittenen Schnittkanten an Feinblechen zu quantifizieren. Die konventionelle Methode zur Quantifizierung von Schnittkantenverfestigungen ist die Härte-Messung entlang von Schnittkanten, welche allerdings lediglich qualitative Aussagen über die Verfestigung an der Schnittkante liefern kann. Eine neue Methode zur Quantifizierung der Verfestigung beim Scherschneiden ist der Einsatz der optischen Formänderungsanalyse mit einem sehr kleinen Messvolumen. Wie erste experimentelle Untersuchungen mit Hilfe der optischen Formänderungsanalyse gezeigt haben, treten beim Schneiden Formänderungen an der Schnittkante von bis zu cpi = 0,1 auf. Ebenso ist es möglich, mit dieser Methode die Länge der Schereinflusszone zu erfassen. Durch die Messung der real durch den Schneidprozess eingebrachten Verfestigung ist es möglich, auf das Restumfompotential von Schnittkanten zu schließen. Weiterhin wurde bereits gezeigt, dass die Schnittkantendehnungen mit zunehmender Vordehnung des untersuchten Werkstoffes abnehmen und dabei einen linear degressiven Verlauf aufweisen. Diese Information kann genutzt werden, um mit einem phänomenologischen Berechnungsmodell die Restumformbarkeit schergeschnittener Kanten vorherzusagen und so einen wichtigen Beitrag zur Optimierung der Blechbauteilauslegung zu leisten. In Rahmen dieses Vorhabens sollen neben dem Einfluss des geschnittenen Werkstoffes (Werkstoffart und Blechdicke) schwerpunktmäßig die Einflüsse des Scherschneidprozesses auf die auftretenden Schnittkantendehnungen sowie die Restumformbarkeit der untersuchten Schnittkante quantifiziert werden. Hierzu sollen Parameter des Schneidprozesses wie Schneidspalt, Schneidkantenradius und Schneidgeometrie variiert und die Schnittkantendehnungen bzw. die Länge der Schereinflusszone optisch erfasst werden. Zusätzlich sollen mittels konventionellem Lochaufweitversuch sowie den neu entwickelten Testaufbauten „Diabolo-Test" und Hochkantbiegetest die maximal erreichbaren Formänderung bei der Kantenbelastung experimentell ermittelt werden und ein bereits vorhandenes phänomenologisches Versagensmodell für schergeschnittene Schnittkanten weiter zu optimieren und zu erweitern. Somit ist es möglich, bereits bei der Prozessauslegung in der Zeitphase der Methodenplanung das Risiko eines möglichen Bauteilversagens nach dem Lochen oder Scherschneiden im Falle nachfolgender Umformschritte wie: • Abkanten• Durchstellen• Kragenziehenzu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen