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DES WI RTSCHAFTS- UN D VERKEH RSMI N ISTERIUMS
NOR DRH EI N -WESTFALE N
Herausgegeben von Ministerialdirektor Prof. Leo Brandt
Nr.39
Forschungsgesellschaft Blechverarbeitung e. V,' Dusseldorf
Aus den Arbeiten des Instituts fUr Werkzeugmaschinen an der
Technischen Hochschule Hannover
Untersuchungen an prăgegemusterten und vorgelochten Blechen
Ais Manuskript gedruckt
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
1953
ISBN 978-3-663-03293-9 ISBN 978-3-663-04482-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-04482-6
Forsohungsberiohte des Wirtsohafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
G 1 ied e r ung
. . . . . . . . . . . . . . . .
Vorwort · • • s. 5
1 • Probleme der Formanderung bei pragege-
. . . . . . . . .
musterten Blechen · s . 6
2. Festigkeitsuntersuchungen an auf Biegung
beanspruchten pragegemusterten Blechen s. 15
3. Festigkeitsuntersuchungen an auf Knickung
beanspruchten pragegemusterten Blechen S. 24
4. Die hochst erreichbare Bordelhohe beim
Kragenanziehen vorgelochter Bleche S. 27
· . . . . . . . .
Literaturverzeichnis S. 40
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Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
Vor w O r t
Die Forschung und die Industrie sind sich erst nach dem Kriege voll der
besonderen Aufgabe des Werkstoffes Blech bewuBt geworden und haben sich
im Rahmen der Forschungsgesellschaft Blechverarbeitung e.V. die Aufgabe
gestellt, die mit den Verfahren der Blechumformung und der Oberflachen
behandlung vom Rohblech bie zum fertigen Gegenstand zusammenhangenden
technischen Fragen und Probleme zu behandeln und vorwarts zu treiben.
Die Aufgaben der Forschungsgesellschaft ergeben eich aus den Bediirfnis
sen der Industrie. Es ist dem Wirtschaftsministerium des Landes Nord
rhein-Westfalen zu danken, durch Zuschiisse zur Forderung vordringlicher
Arbeiten beizutragen.
Sei te 5
Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
1. P rob 1 e m e d e r For măn d e r ung bei
p r g e gem u s t e r ten BIe c hen
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Wenn auch die Herstellung von Warzen- oder Buckel- und Riffelblechen
durch Pressen und durch Walzen seit vielen Jahren bekannt ist, so gewin
nen derartig vorgeformte Bleche in der Gegenwart im Hinblick auf den neu
zeitlichen Leichtbau an Bedeutung. Schon frtiher wurden zu kunstgewerbli
chen Zwecken die verschiedenartigsten Muster in unter soge
Metallbănder
nannten Bossierwalzen eingedrtickt, die in verschiedener Weise hergestellt
waren. Das eine Verfahren besteht darin, daS die eine Walze die Musterung
im Kern (positiv), die andere im Gesenk (negativ) aufweist, wăhrend beim
anderen die Gegenwalze aus Gummi hergestellt wird. Im ersteren Falle be
dient man sich mit Vorteil der Atzverfahren, indem zunăchst nur die eine
Walze aus Werkzeugstahl mit Muster hergestellt und
eingeprăgtem gehărtet
wird. Daraufhin wird ihr Muster in die weiche, noch
zunăchst ungehărtete
Gegenwalze eingedrtickt. Zur scharfen Herausarbeitung des Musters der Ge
genwalze wird diese vorher mit Fett eingeschmiert, das beim Andrticken
der Walze an den Druckstellen entfernt wird. Durch Eintauchen
gehărteten
der Walze in Schwefel- oder werden die blanken Druckstel
Salpetersăure
len Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Gegenwalze
geătzt.
an allen Stellen gegen die Rolle anliegt und schlieSlich selbst
gehărtete
gehărtet wird. Solche Atzverfahren, wie sie auch von Dr.-Ing. BURKHARDT
entwickelt wurden, werden in der Besteckindustrie mit groBem Erfolg an
gewendet. (1)
Die Gummi-Gegenwalzen haben sich nur selten da einmal der Gummi
bewăhrt,
verschleiS erheblich ist, auSerdem nicht so scharfe Umrisse im
geprăgten
Muster erzielt werden wie beim ersteren Verfahren. Die Herstellung von
Warzenblechen in groSeren Breiten - soweit man hierzu nicht dicke Riffel
bleche rechnen will - wurde erst in jtingster Zeit bekannt. Mit dem Flug
zeugbau kamen Klebstoffe auf den Markt, die eine gute Verbindung zwischen
Blechen, insbesondere solchen aus Leichtmetallen, Es wur
gewăhrleisten.
den daher von Leichtbaukonstrukteuren Platten entwickelt - beispielswei
se die Konigsplatte -, bei welchen ein Warzenblech oder mehrere unter
Zwischenlagen und Auflagen glatter Bleche zu dickwandigen, aber sehr
leichten Platten hoher Festigkeit vereinigt werden. Im Hinblick auf eine
erscheint das an den Buckeln abgeflachte Warzenblech wichtiger
Klebflăche
als dasmit runden Buckeln.
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Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
Daneben bestehen zahlreiche Anwendungsmâglichkeiten solcher Warzenein
in wo erstens eine sichere Planierwirkung erzeugt
prăgungen GefăBteile,
werden muB und wo es zweitens auf eine erhohte Versteifung ankommt. So
gibt es zahlreiche Tiefziehteile mit nicht allzu hohen Zargen, aber ver
groBen Boden, die ohne Versteifung sehr leicht
hăltnismăBig eingeprăgte
umklappen. die Zarge durch die Umformung des Bleches eine gewisse
Wăhrend
Steifigkeit besitzt, ist der Boden solcher Teile noch nicht oder nur an
den Randzonen bis zur FlieBgrenze beansprucht. Es ist daher
ăuBersten
wichtig zu wissen, in welchem Umfange eine Planierwirkung und eine Ver
steifung durch derartiger Muster erreicht wird. Die Forschungs
Einprăgen
stelle Blechverarbeitung des Institutes flir Werkzeugmaschinen der T.H.
Hannover hat sich daher die Aufgabe gestellt, diese zu un
Verhăltnisse
tersuchen und insbesondere liber den Kraftbedarf beim Eindrlicken solcher
Muster, liber die Beanspruchung des Werkstoffes, liber die Planierwirkung
und uber den Gewinn an Festigkeit und Steifigkeit Untersuchungen anzu
stellen. Um der Praxis dabei keine Paradewerte vorzuflihren, wurde mit
Absicht Wert darauf gelegt, neben einem gut° umformbaren, weichen Alumi
niumblech von 0,80 mm Dicke, einer Dehnung 10 von etwa 30 % und einer
Festigkeit 6B von etwa 9 kg/mm2 ein măBig umformbares 0,25 mm dickes
Falzblech der Glite St 1 - III 23, einer Festigkeit6B von etwa 35 bis
40 kg/mm2 und einer Dehnung610 von 18 bis 25 %a ls Werkstoff zu verwen
den. Die Blechdickenabweichungen innerhalb einer Tafel von 530 x 760 mm
lagen bei den vorhandenen Stahlblechen zwischen 0,010 und 0,025 mm, was
mittels einer groBeren Anzahl Messungen an Stahlblechen derselben Glite
und Dicke ermittelt wurde. Uber das Aluminiumblech liegen keine gleich
artigen Dickenmessungen vor.
Die in Abb. 1 und 4 dargestellten Werkzeuge waren weniger als Versuchs
werkzeuge zur Herstellung von Warzenblechen in verschiedenen
Einprăg
tiefen gedacht, sondern dienen auch zu Flachstanzuntersuchungen. Durch
Einstecken des Werkzeugflihrungsbolzens in Bohrungen, die am Rand der
Schmalseite verschieden angeordnet sind, gibt es verschiedene Eingriffs
moglichkeiten derart, daB die Ober- und die Unterplatte Zahn gegen Zahn
oder Zahn gegen Llicke gegenliberstehen (2). Die Zăhne der Werkzeuge sind
bis zu einer Tiefe von 6 mm ausgehobelt. Bei dem in Abb. 1 dargestellten
Werkzeug die der quadratischen 4 mm, bei dem
betrăgt Seitenlănge FIăche
jenigen der Abb. 4 nur 0,3 mm, so daB wir es hier praktisch mit Spitzen
zu tun haben.
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A b b i 1 d ung 1 A b b i 1 d ung 2 u. 3
Unterteil des Versuchswerkzeuges groBflăchiges Warzenstahlblech,
mit quadratischen Prăgeflăchen ei hergestellt mit Werkzeugsatz nach
ner Seitenlănge von 4 mm Abb. 1
Oberteil des Versuchswerkzeuges Kleinflăchiges Warzenstahlblech,
mit quadratischen Prăgeflăchen ei hergestellt mit Werkzeugsatz nach
ner Seitenlănge von 0,3 mm Abb. 4
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Abb. 2 bis 6 zeigen Blechproben einer TafelgroBe von etwa 100 mm Lănge
und 60 mm Breite. Abb. 2 und 3 stellen gleichartige Proben dar, die mit
tels des groBflăchigen Werkzeugs (Abb. 1) und Abb. 5 und 6 solche, die
mit dem spitzen Werkzeug (Abb. 4) geprăgt wurden.
Wie nicht anders zu erwarten, wurden bei den Proben mit
verhăltnismăBig
groBer Druckflăche (Abb. 2 und 3) keinerlei Schwăchungen im Bereich der
beobachtet. Schon nach leichtem Eindruck gruben sich die
Druckflăchen
scharfen Kanten an den in das Blech ein und verhinderten so
Druckflăchen
ein NachflieBen des Werkstoffes uber die Kante. Daran auch eine
ănderte
Einfettung der Werkzeuge oder des Bleches nichts. Es muBte nun angenom
men werden, daB der Werkstoff zwischen den insbesondere
Druckflăchen,
zwischen den Spitzen der gegenuberstehenden be
zunăchst FIăchenecken,
sonders stark uber den ganzen Zwischenraum gedehnt wurde. Die MeBergeb
nisse, deren eine graphische Auswertung fur ein 0,25 mm dickes Stahlwar
zenblech mit quadratischer von 4 rom in Abb. 7
Druckflăche Seitenlănge
bis 10 dargestellt ist, ergeben aber etwas anderes. Zur Ermittlung der
Blechdicke an den einzelnen Stellen wurden die proben vor dem
Aufsăgen
in Siegellack eingebettet und anschlieBend auf feinstem Schmirgelpapier
bis herab zu 06 mit der Hand abgezogen. Die Dickenmessung erfolgte auf
Genauigkeit unter einem MeBmikroskop bei einer 30-fachen VergroBerung.
10ţ
Die durch Blechdickenabweichung bedingte Streuung ist in den Schaubil
dern zu Abb. 7 bis 10 mit t bezeichnet.
Abb. 7 zeigt oben die Seitenansicht eines solchen Bleches mit darunter
angeordneter perspektivisch gezeichneter Draufsicht. Die Tiefung h1 der
Einprăgung betrăgt hierbei 1,6 mm. Fur diese Abmessung zeigen die anderen
%,
Schaubilder Abb. 8 bis 10 die Blechschwăchung u in worunter verstan
den wird:
s - s'
o
u -----------------, mit
s = ursprungliche Blechdicke
o
s' Blechdicke nach der Umformung
Uter der schrăgen Schnittlinie a - a in Abb. 7 innerhalb des Bereiches
zwischen den Mittelpunkten der oberen A und F sind in Abb. 8
Druckflăchen
die dort gemessenen u-Werte zusammengestellt. Dabei werden diese
Schwă
chungskoeffizienten an den Ecken mit u , an der Kantenmitte zwischen den
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Schwăchung "u" der Blechdicke an den verschiedenen
Stellen des Stahlwarzenbleches 4 mm Druckflăche
Ecken mit u2 und zwischen den năchstliegenden Ecken einer unteren und ei
ner oberen Druckflăche mit u3 bezeichnet. Eine erhebliche Blechdickenab
nahme ist an den scharfen Ecken dieser F1ăche zu beobachten, die bis zu
%
20 bis 30 hinaufgeht. Bei einer nur geringen Steigerung der Eindrtick
tiefe h' auf 1,7 mm stellen sich bereits Risse an den Kanten ein. Zwischen
diesen Spitzen, also in der Mitte zwischen den Strecken B -- C und
%
D-E, nimmt die Schwăchung u3 bis auf wenige ab.
Au8er diesen Schrăgschnitten wurden auch Sehnitte parallel zu den F1ă
chenkanten zwecks Dickenmessung ausgeftihrt. Dies ist in der perspekti
vischen Darstellung in Abb. 7 durch die 4 gestrichelten Linien A--H,
A1-H1, A2-H2 und A3-H3 angedeutet. Die erste MeBlinie A--H be
ginnt im Mi ttelpunkt einer Druckflăche. Die dri tte MeBlinie A2- B -H2
făllt in ihrem ersten Teil A2---B mit einer F1ăchenkante zusammen. Uber
diesen 4 MeBlinien sind in einem răumlichen Schaubild Abb. 10 die Werte
ftir u1, u2 und u3 aufgetragen. Das Ergebnis dieser Messungen bestătigt
wiederum, daB die Blechdicke nur in den Ecken der Druckflăchen bemer
kenswert abnahm. Die u -Werte in den Ecken sind etwa doppelt so groB wie
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Abb. 8 - 10 Schwiichung "u" der Blechdicke an den verschiedenen
Stellen des Stahlwarzenbleches 4 mm Druckfliiche
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