DE10042407C2 - Method for measuring the deformation reserve of molded parts made of sheet metal, in particular sheet steel - Google Patents

Description

Im Automobilbau, aber nicht nur in diesem Bereich der Technik, werden aus Gründen der Gewichtsminimierung dünnwandige Formteile aus Metall-, insbesondere Stahlblech, eingesetzt. Die Formteile erhalten ihre Form in einer oder mehreren Umformstufen wie Pressen, Tiefziehen oder Hochdruckumformen, um nur einige mögliche Verformungstechniken zu benennen. Für die Bewertung der einzelnen Verformungsstufen, aber auch am Ende der Gesamtverformung, ist es wichtig, Kenntnis von der Verformungsreserve des Werkstoffes an definierten Stellen des Formteils zu erhalten. Dann läßt sich das Verhalten des Formteils im weiteren Herstellungsprozeß, aber auch für den späteren betrieblichen Einsatz beurteilen. Zur Zeit stehen dafür aber keine geeigneten Meßverfahren zur Verfügung.In automotive engineering, but not only in this area of Technique, for the sake of weight minimization thin-walled molded parts made of metal, in particular Sheet steel, used. The molded parts get their shape in one or more forming stages such as presses, Deep drawing or high pressure forming, to name just a few Name deformation techniques. For the evaluation of the individual deformation stages, but also at the end of the Total deformation, it is important to be aware of the Deformation reserve of the material at defined points of the molded part. Then the behavior can be of the molded part in the further manufacturing process, but also assess for later operational use. to There are no suitable measuring methods available for this Available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen der Verformungsreserve von Formteilen aus Metall-, insbesondere Stahlblech, zu entwickeln.The invention has for its object a method for measuring the deformation reserve of molded parts To develop metal, especially steel sheet.

Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, bei dem ein Ausschnitt des bereits mindestens einmal verformten Formteils in einer Klemmvorrichtung aus der Form des Ausschnittes angepaßter Matrize und Patrize eingeklemmt wird und von der Patrizenseite aus in einem mittleren, von der Matrize und der Patrize ausgesparten, freien Bereich mit einem Stempel einseitig ausgebeult wird, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Aussparung in der Matrize ist, wobei für die Bewertung der Verformungsreserve die Stempelkraft, die Tiefe und/oder die Form der Ausbeulung dienen.This object is achieved with a method according to the invention solved, in which a section of the at least once deformed molded part in a clamping device Matrix and patrix adapted to the shape of the cutout is pinched and from the male side in one  middle, recessed from the female and male, free area bulged on one side with a stamp whose diameter is smaller than the diameter of the Recess in the die is, being for evaluation the deformation reserve, the punch force, the depth and / or the shape of the bulge.

Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Blechen, insbesondere deren Tiefziehfähigkeit sind bekannt. Bei all diesen Verfahren geht es aber nicht um die Messung der Verformungsreserve eines mindestens einmal verformten Formteils, sondern insbesondere um die Messung der Tiefziehfähigkeit von jungfräulichen ebenen Blechproben. Ein charakteristisches Beispiel dafür ist die DIN-Norm 50101, die die Bedingungen für einen "Tiefungsversuch an Blechen und Bändern" festlegt. Bei diesem Tiefungsversuch wird eine ebene Blechprobe in einer Klemmvorrichtung zwischen einer Matrize und einer Patrize eingespannt, wobei ein mittiger Bereich der Blechprobe frei bleibt. In diesen mittigen Bereich wird ein kugelförmiger Kopf eines Stempels eingedrückt, bis die Blechprobe reißt. Die Eindringtiefe des Stempels bis zum Augenblick des Einreißens ist ein Maß für die Beurteilung der Tiefziehfähigkeit des Bleches. Solche Tiefungsversuche beschäftigen sich also nicht mit der Verformungsreserve eines bereits verformten Formteils, sondern eben nur mit der Tiefziehfähigkeit jungfräulicher ebener Bleche.Procedures for assessing the quality of sheet metal, in particular, their deep drawing ability is known. at however, all of these methods are not about measurement the deformation reserve of one deformed at least once Molding, but in particular to measure the Deep drawing ability of virgin flat sheet metal samples. A characteristic example of this is the DIN standard 50101, which specifies the conditions for a "deepening attempt Sheets and strips ". In this deepening attempt becomes a flat sheet metal sample in a clamping device clamped between a female and a male, leaving a central area of the sheet metal sample free. In this central area becomes a spherical head of a Stamp pressed in until the sheet metal sample breaks. The Depth of penetration of the stamp up to the moment of Tearing is a measure of the assessment of the Deep drawing ability of the sheet. Such deepening attempts do not deal with the deformation reserve of an already deformed molded part, but only with the deep-drawing ability of virgin flat sheets.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also im Unterschied zu dem herkömmlichen Tiefungsversuch das Formteil, also das mindestens einmal verformte Blech, ohne jede weitere Verformung in einer der Form des Formteils angepaßten Klemmvorrichtung eingespannt und an einer definierten Stelle ausgebeult. Aus der dabei aufgewendeten Kraft und/oder dem Beulweg beziehungsweise der Form der Ausbeulung läßt sich dann eine Aussage über die Verformungsreserve des für das Formteil eingesetzten Werkstoffes an definierter Stelle machen. Sofern eine Ausbeulung bis zum Einriß vorgenommen wird, reicht oftmals zur Bestimmung der Verformungsreserve der Beulweg aus.In the method according to the invention Difference to the conventional deepening attempt that Molded part, i.e. the sheet that has been deformed at least once, without any further deformation in any of the shape of the  Molded adapted clamping device clamped and on bulged out of a defined position. Out of it applied force and / or the dent path respectively a statement about the shape of the bulge can then be made the deformation reserve of that used for the molded part Make the material at a defined point. If one Bulge until tearing is enough often to determine the deformation reserve the buckling path out.

Zur genaueren Auswertung der Messung hinsichtlich der Verformungsreserve kann ein Meßraster auf dem Formteil vor und nach dem Verformungsschritt, nach dem die Verformungsreserve gemessen werden soll, angebracht werden. Hierbei wird das Formteil mit dem dann schon deformierten Meßraster oder dem neu aufgebrachten, noch nicht deformierten Meßraster bei der Ausbeulung weiter verformt. Bei einem auf eine ebene Platine aufgebrachten Meßraster muß das Meßraster nach jeder Umformung des Formteils analysiert werden.For a more precise evaluation of the measurement with regard to the Deformation reserve can be a measuring grid on the molded part before and after the deformation step, after which the Deformation reserve should be measured, attached become. Here the molded part with the then already deformed measuring grid or the newly applied, still undeformed measuring grid during bulging deformed. With one mounted on a flat board The measuring grid must be the measuring grid after each transformation of the Molding can be analyzed.

Vorzugsweise wird eine Matrize mit einem an der Aussparung abgerundeten Kantenrand verwendet. Ferner sollte der verwendete Stempel einen Kopf haben, der zumindest an seinem Kantenrand abgerundet ist. Der Kopf des Stempels kann auch kugelig oder elliptisch rund sein. Preferably, a die with one on the Recess rounded edge edge used. Further should the stamp used have a head that is rounded at least on its edge. The head the stamp can also be spherical or elliptically round.  

Um die Reibung zwischen den am Beulvorgang beteiligten Teilen zu reduzieren, kann der Kopf des Stempels und/oder der Kantenrand der Aussparung in der Matrize poliert sein. Auch ist es möglich, ein Schmiermittel zwischen dem Formteil und dem Stempel und/oder der Matrize zu verwenden.To the friction between those involved in the buckling process To reduce parts, the head of the stamp and / or the edge of the recess in the die is polished his. It is also possible to use a lubricant between the Molding and the stamp and / or the die too use.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die in schematischer Darstellung im Axialschnitt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt.In the following the invention with reference to a drawing explained in more detail, the schematic representation in Axial section of a device for performing the Procedure shows.

In einem Gestell 1 ist auswechselbar eine Klemmvorrichtung gehalten, die aus einer Matrize 2 und einer als Niederhalter dienenden Patrize 3 besteht. Die zusammenwirkenden Klemmbacken von Matrize 2 und Patrize 3 sind der Form des einzuklemmenden Formteils 4, im vorliegenden Fall der Zylinderform eines aufgeschnittenen Rohres, angepaßt. Mittels einer Schraube 9 sind sie bei einzuklemmendem Formteil 4 zueinander räumlich fixierbar. In der Matrize 2 und in der Patrize 3 sind koaxiale Bohrungen 5, 6 vorgesehen, von denen die Bohrung 5 in der Matrize 2 einen größeren Durchmesser als die Bohrung 6 in der Patrize 3 hat. Die Matrize 2 und die Patrize 3 sparen also vom eingeklemmten Bereich des Formteils 4 einen mittleren Bereich aus. Der in diesen Aussparungen 5a, 6a liegende mittlere Bereich des Formteils 4 kann einseitig in Richtung der Matrize 2 ausgebeult werden. Dazu dient ein in der Bohrung 6 sitzender Stempel 7. Der Stempel 7 hat einen abgerundeten Kopf. Auch der Kantenrand der Aussparung 5a in der Matrize 2 ist abgerundet.In a frame 1 , a clamping device is interchangeably held, which consists of a die 2 and a die 3 serving as a hold-down device. The interacting clamping jaws of the die 2 and the die 3 are adapted to the shape of the molded part 4 to be clamped, in the present case the cylindrical shape of a cut tube. Using a screw 9 , they can be spatially fixed to one another when the molded part 4 is to be clamped. Coaxial bores 5 , 6 are provided in the die 2 and in the die 3 , of which the bore 5 in the die 2 has a larger diameter than the bore 6 in the die 3 . The die 2 and the die 3 thus save a middle area from the clamped area of the molded part 4 . The central region of the molded part 4 lying in these recesses 5 a, 6 a can be dented on one side in the direction of the die 2 . A stamp 7 located in the bore 6 is used for this purpose. The stamp 7 has a rounded head. The edge edge of the recess 5 a in the die 2 is rounded.

Wird nun auf den Stempel 7 Druck ausgeübt, dann wird das Formteil 4 in seinem mittleren, von der Matrize 2 und der Patrize 3 ausgesparten Bereich ausbeult. Dieser Vorgang kann beobachtet werden durch einen unterhalb der Matrize 2 aufgestellten Spiegel 8.If pressure is now exerted on the punch 7 , the molded part 4 is dented in its central region which is recessed by the die 2 and the die 3 . This process can be observed by a mirror 8 set up below the die 2 .

Claims (5)

1. Verfahren zum Messen der nach mindestens einem Verformungsschritt noch verbleibenden Verformungsreserve von Formteilen (4) aus Metall, insbesondere Stahlblech, bei dem ein Ausschnitt des bereits mindestens einmal verformten Formteils (4) in einer Klemmvorrichtung aus der Form des Ausschnittes angepaßter Matrize (2) und Patrize (3) eingeklemmt wird und von der Patrizenseite aus in einem mittleren, von der Matrize (2) und der Patrize (3) ausgesparten, freien Bereich mit einem Stempel (7) einseitig ausgebeult wird, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Aussparung (5a) in der Matrize (2) ist, wobei für die Bewertung der Verformungsreserve die Stempelkraft, die Tiefe und/oder die Form der Ausbeulung dienen. 1. A method for measuring the deformation reserve of molded parts ( 4 ) made of metal, in particular sheet steel, remaining after at least one deformation step, in which a cutout of the molded part ( 4 ) that has already been deformed at least once is adapted in a clamping device from the shape of the cutout die ( 2 ). and the male part ( 3 ) is clamped in and from the male side is bulged out on one side with a punch ( 7 ) in a central free area left by the female part ( 2 ) and the male part ( 3 ), the diameter of which is smaller than the diameter of the recess ( 5 a) is in the die ( 2 ), the punch force, the depth and / or the shape of the bulge being used for the evaluation of the deformation reserve. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrize (2) mit einem an der Aussparung (5a) abgerundeten Kantenrand verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a die ( 2 ) with a rounded at the recess ( 5 a) edge edge is used. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stempel (7) verwendet wird, dessen Kopf zumindest an seinem Kantenrand abgerundet ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a stamp ( 7 ) is used, the head of which is rounded off at least on its edge edge. 4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Stempels (7) und/oder der Kantenrand der Aussparung (5a) in der Matrize (2) poliert sind. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the head of the stamp ( 7 ) and / or the edge of the recess ( 5 a) in the die ( 2 ) are polished. 5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittel zwischen dem Formteil (4) und dem Stempel (7) und/oder der Matrize (2) verwendet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a lubricant between the molded part ( 4 ) and the stamp ( 7 ) and / or the die ( 2 ) is used.