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Vorrichtung zum Tiefziehen von Blechen Es ist bekannt, claß der Verformung
durch Tiefziehen eine verhältnismäßig enge Grenze dadurch gesetzt ist, claß die
"Zugspannungen, die im schon tiefgezogenen Teil auftreten und welche das Hereinziehen
des noch nicht verformten Bleches in den Ziehring bewirken, zum Abreißen des Materials
im zylindrischen Teil führen. Es wäre einerseits erwünscht, in diesem zylindrischen
Teil ein Material möglichst hoher Zugfestigkeit zu haben, um dieses Abreißen möglichst
'hinauszuschieben; andererseits sollte der Verformungswiderstand des Werkstoffes,
der über dem Zielring gestaucht wird, möglichst gering sein, <1a dieser Verformungswiderstand
für die-im zylindrischen Teil des Tiefziehkörpers auftretenden Zugspannungen maßgebend
ist.
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Durch Entwicklung tiefziehfähiger Werkstoffe ]tat man schort getrachtet,
diesen beiden Forderungen gleichzeitig möglichst zu genügen: Es ist aber ohne weiteres
einzusehen, daß man dabei sehr bald an eine unüberschreitbare Grenze stößt, denn
eine Herabsetzung des Verformungswiderstandes ist ja notwendigerweise auch mit einer
Verminderung der Zugfestigkeit verbunden: Ein anderer bekannter Weg zur Verbesserung
der Tiefziehfähigkeit besteht darin, Ziehring und Faltenhalter zu heizen, den Ziehstempel
aber zu kühlen. Damit erreicht man zwar, daß das zu verformende Blech 'an den Stellen,
wo es zwischen Ziehring und Faltenhalter gestaucht werden muß, heiß und daher-leicht
verformbar ist; wenn es sich im Laufe des Tiefziehens in seineirr nun zylindrisch
geformten Teil um den Ziehstempel schmiegt; wird es durch diesen gekühlt; dadurdh
steigt dann seine Zugfestigkeit in der gewünschten Weise. Es zeigte
sich
jedoch leim Arf>eiteri:mif einer s@olclien' Vor= richteng, daß das Werkstück an
der Stelle, an ,der es den Ziehring gerade verläßt, sehr leicht abreißt.
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Die vorliegende Erfindung zeigt, wie diese Ge fahr behoben werden
kann. Es wurde erkannt, daß es zu spät ist, dem zu ziehenden Blech die Wärmeerst
dann-zu entziehen, wenn es den Ziehring schön verlassen hat oder im Begriff ist,
ihn zu verlassen; 1s ist notwendig, die Kühlung zu einem Zeitpunkt` vorzunehmen,
wo dasBlech noch zwischenZiehring, und Faltenhalter geführt ist, sich aber bereits_
der;; Ziehkante nähert. Nur in dieser Weise ist e -4W erreichen, daß in dem Augenblick,
in dem der Werkstoff die volle Zugbeansprucluing,-1>eim--Ver,- , lassen des Ziehringes
aufzunehmen hat, ' sch'ori' die optimale Zugfestigkeit tatsächlich vorhanden ist.
Vor allem bei der _@nwetidüng' scl#rtell Rrheitettder Zielpressen ist diese Art.der,'
KüllllJ*ng yon 6hv.'N. scheidender Bedeutung, da ja für den Wärmeübergang; vorn
Blech auf den gekühlten Teil eIne.. gewisse "Zeit benötigt wird und bei hoher` Zieh-''
geschwindigkeit unter Umständen @verhältnlstnäß'g früh mit (lern Kühlen begonnen
werden muß, um zu sichern, daß dasBlech im kritischenAugenblick, beim Verlassen
der Ziehkante, schon gekühlt ist.
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Dazu kommt noch, daß' eine Kühlung durch den Stempel allein in vielen
Fällen unverläßlich ist, (ia sich der Ziehkörper erst verhältnismäßig spät und oft
nur lose an den Stempel anlegt, so daß der 1\,'ärmeiilergang an dieser Stelle mangelhaft
ist. Im Gegensatz dazu legt sich das Werkstück unter hohem Druck an die Mündung
des Ziehringes und die Ziehkante an, wodurch hier die Bedingungen für die 'vN'ärmeiibertragung
außerordentlich günstig sind.
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Eine Vorrichtung zum Tiefziehen gemäß der Erfindung kann beispielsweise
' in folgender' Weise aufgebaut sein: Der Faltenhalter i (s. Abb., i) ist iü an
sich bekannter Weise, beispielsweise durch elektrische Widerstands- oder Gasheizung,
in seiner ganzen l-' lache beheizt. Der äußere Teil ? des Ziehringes wird ebenfalls
in bekannter Weise beheizt, während der innere Teil 3 kräftig gekühlt wird. Eine
vorteilhafte Ausführungsform für einen solchen Ziehring besteht darin, daß er aus
zwei getrennten konzentrischen Ringen 2 und 3 aufgebaut ist. Der äußere Ring 2 dient
zur Aufnahme der Beheizungseinrichtungen, während der innere Ring 3 vorzugsweise
in Form eines Kühleinsatzes als Hohlkörper ausgebildet sein kann, durch den Kühlwasser
strömt.
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Es kann sich als zweckmäßig erweisen, die Kühlung des Werkstücks an
'der inneren Ziehringkante dadurch zu unterstützen, daß in an sich bekannter Weise
außerdem der Ziehstempel q gekühlt wird und/oder das Werkstück 5 in seinem zylindrischen
Teil durch direkte Wasseranspritzung oder Eintauchen in Wasser gekühlt wird..
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Sollte, im besonderen beim Ziehen mit. sehr hohen Ziehgeschwindigkeiten
oder von sehr dickwandigen Hohlkörpern, eine derartige Kühlung upch eicht ausreichen,
so kann auch der Falten-Halter mit elifefm.'irtneren" Kühleinsatz ausgerüstet Bein.
In anderen Fällen wieder kann es ausreichend sein, wenn die Beheizung nur entweder
im Ziehring..pder im Faltenhalter vorgesehen und die Kühlung in derbeschriebenen
Weise durchgeführt wird.
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Die Breite der gekühlten Zone des Ziehringes raut von Fall zu Fall
verschieden gewählt werden. `Sie 'wird um so größer sein müssen, je größer die >Ziehgeschwindigkeit
und je größer die Werkstoff-'d=%ke ist. In einem praktisch erprobten Fall beim .Ziehen
zylindrischer Hohlkörper aus AI-Cu-Mg-Legierungen mit einem gesamten Ziehverhältnis
@I)umhmesse-r der Ronde: Durchmesser des Zieh--lcörpersj ecin-3,-5 hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, den Kühleinsatz mit einem Außendurch-°
[email protected] zü; eecsdhen-,'
der gleich dem 1,5 fachen Dutchmesser:des"Ziehkörpers war.
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Da bei schnell arbeitenden Ziehpressen die Sßeunzeit vor dem Ziehvorgang
unter Umständen zu kurz ist, um eine ausreichende Durchwärmung des Wet-kgxücks zu
sichern, kann e> zweckmäßig sein, die Werkstücke schon vorher in einem Ofen anzuwärmen
und in warmem Zustande in die beheizten Ziehwerkzeuge zu bringen.
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Wenn bisher in der Beschreibung immer von der Herstellung zylindrischer
Gefäße gesprochen würde, so heißt das natürlich nicht, daß das erfindungsgemäße
Verfahren auf diese Sonderaufgabe beschränkt wäre. Es ist ganz allgemein für Tiefziehvorgänge,fürdieHerstellung
beliebigerKörperformen anwendbar.
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WelcheTemperaturen die günstigstenErgebnisse liefern, ist von Fall
zu Fall verschieden. Bei Aluminiumlegierungen wird es im allgemeinen zweckmäßig
sein, die Verformungszonen auf Temperaturen über' 2oo°, allenfalls sogar über 300°,
zu bringen und die zu kühlenden Partien möglichst unter ioo bis i.5o° zu kühlen.
Die mögliche Höhe der Verförmungstemperatur wird vor allem von der Qualität des
angewandten Schmiermittels abhängen, das auch bei dieser vergleichsweise hohen Temperatur
noch gute Schmiereigenschaften aufweisen und in der Lage sein muß, eine frühzeitige
Zerstörung des Werkzeuges zu verhindern.
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Im übrigen sind natürlich die den Werkstoff betreffenden Gesichtspunkte
für die Wahl der erhöhten Verformungstemperatur von entscheidender Bedeutung. So
.wird man vor allem darauf achten müssen, daß man nicht in einem Bereich verformt,
in dem Grobrekristallisation einsetzen kann. Es wird von Fall zu Fall zu entscheiden
sein, ob man sich zu diesem Zweck besser unter oder aber aus-
reichend hoch
über der Temperatur beginnender Rekristallisation .hält.
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. Bei ausgehärteten Werkstoffen. kann die Ver-Formungstemperatur mit
Vorteil so hoch gewählt werden, daß eine Rückbildung der Kaltaushärtung eintritt'.
Dadurch ist es möglich, die Verformung nach einer beliebigen, dem Vergütungsglühen
mit anschließendem Abschrecken folgenden Zeitspanne durchzuführen und. dabei auch.
ohne nochmalige Durchführung einer besonderen Wärmebehandlung
für
das verformte Werkstück die Eigenschaften des vergifteten Zustandes zu erreichen.
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