Blechmassivumformung

Simulation von Tiefziehen eines Blechwerkstücks aus einer Titan-Legierung. Verteilung des elastischen UmformgradsDie Blechmassivumformung ist ein Prozess der Blechumformung, in dem in der Formänderungszone ein dreidimensionaler Werkstofffluss, wie in einem Massivumformungsprozess, stattfindet. Ein derartiger dreidimensionaler Werkstofffluss kann in Prozessen, wie zum Beispiel Tiefziehen von kleinen Blechwerkstücken mit hoher Ausstreckung oder Biegen mit kleinen Radien, eintreten. Diese Prozesse verursachen lokale Formänderungszonen mit einer wesentlichen Änderung des Zug-Druck-Spannungszustands durch die Blechdicke und müssen mittels der Solid-FE-Elemente simuliert werden, weil eine Simulation unter Verwendung von Shell-FE-Elementen in diesem Fall instabil und ungenau ist.

Spezielle Möglichkeiten in QForm für die Simulation der Blechmassivumformung

  • Elastisch-plastisches Modell des Werkstoffflusses, Berücksichtigung der Rückfederung
  • Berücksichtigung der Orthotropie des Umformwerkstoffs
  • Verwendung von Tetraeder- oder Parallelepiped-FE-Elementen für das Netz des Blechwerkstücks
  • Vollgekoppelte Simulation der elastisch-plastischen Verformung des Systems Werkzeug-Werkstück
  • Vorhersage der Werkstoffschädigung nach verschiedenen Schädigungskriterien
  • Simulation von vorgespannten Mehrfachwerkzeugen
  • Simulation von federbelasteten Werkzeugen

Simulation von Tiefziehen eines Blechwerkstücks mit einem geriffelten Stempel. Verteilung des plastischen Umformgrads Vergleich des realen Versuchs mit den Simulationsergebnissen in QForm. Kriterium von Bai & Wierzbicki hilft, die Schädigung zu identifizieren

Simulation eines Dehnungsversuchs in QForm. Verteilung der Vergleichsspannung Simulation von Tiefziehen in QForm. Verteilung des plastischen Umformgrads

Beispiel

Ein gutes Beispiel für die Blechmassivumformung ist ein Tiefziehprozess, der im Video unten gezeigt wird. Zwei verschiedene Technologien der Blechumformung werden miteinander verglichen. Die Simulation hat ergeben, dass eine modifizierte Technologie mit einem geriffelten Stempel die Schädigung des Werkstücks verhindern kann.

Literaturnachweis:

M. Mrklein, D. Grobel, M. Loffler, T. Schneider and P. Hildenbrand. Sheet-bulk metal forming – forming of functional components from sheet metals / Proceedings of ICNFT 2015, August, 6 – 9, Glasgow, UK / MATEC Web of Conferences 21 01001 (2015).- p.1-12

Merklein, M and Allwood, JM and Behrens, BA and Brosius, A and Hagenah, H and Kuzman, K and Mori, K and Tekkaya, AE and Weckenmann, A (2012) Bulk forming of sheet metal. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 61. pp. 725-745. ISSN 0007-8506

Gladkov, Y.; Peshekhodov, I.; Vucetic, M.; Bouguecha, A.; Behrens, B.-A.: Implementation of the Bai and Wierzbicki fracture criterion in QForm and its application for cold metal forming and deep drawing technology. In: MATEC Web of Conferences 21 (2015), 12009