Beanspruchung segmentierter Werkzeuge beim Innenhochdruck-Umformen

Das Forschungsvorhaben hat Untersuchungen an segmentierten, längsgeteilten Werkzeugen für das Innenhochdruck-Umformen von rohrförmigen Halbzeugen zum Gegenstand. Zielstellung des Vorhabens ist der Erkenntnisgewinn zum Verhalten von IHU-Werkzeug-Segmenten unter Prozeßbelastungen, d. h. insbesondere durch die Schließ- und Zuhaltekräfte und den zur Umformung genutzten Innendruck. Die Vorgehensweise ist in die theoretische Analyse, Modellbildung und numerische Simulation sowie die experimentelle, messtechnische Untersuchung gegliedert. Als direktes Untersuchungsobjekt für Simulation und Experiment finden symmetrische halbschalenförmige, in ein Grundwerkzeug eingebaute Segmente für Nachschiebebereiche und Formbereiche für die Grundformen „Tonne“ , d. h. freie Aufweitung und „T -Stück“ , d. h. gestützten Werkstofffluss Anwendung. Ein Schwerpunkt im Forschungsvorhaben war die Beantwortung von Fragestellungen zur Anwendbarkeit und Zweckmäßigkeit unterschiedlicher Lösungsansätze zur Ermittlung und Analyse der Belastung der Segmente von IHU-Werkzeugen. Die experimentellen Untersuchungen ergaben einen dominierenden Einfluss insbesondere von Aspekten der Genauigkeit und der Einpassung der Segmente in das Grundwerkzeug auf die Form und Größenordnung der elastischen Deformation der Segmente. Als wichtigste Einflussgröße seitens der Lastkräfte ist im Ergebnis der durchgeführten Untersuchungen die Schließ- und Zuhaltekraft zu nennen. Im Zusammenspiel mit geometrischen Abweichungen an den Segmenten bereits in Größenordnung üblicher Toleranzen ist die ermittelte Richtungsumkehr von elastischen Verformungen im Segment bereits innerhalb eines Lastaufbau- bzw. Lastabbauzyklus unter dem Gesichtspunkt der Werkzeugstandzeit von Bedeutung. Ein besonderer Aspekt ist hinsichtlich des Vergleiches von Simulation und Experiment zu nennen. Mit dem Hintergrund des o. g. Einflusses von geometrischen und Fertigungstoleranzen der Werkzeugsegmente konnten die simulativ und experimentell ermittelten Ergebnisse nur in Teilbereichen insbesondere in den quantitativen Aussagen in Übereinstimmung gebracht werden. Somit wurde eine wechselseitige Validierung der Ergebnisse, wie ursprünglich im Vorhaben vorgesehen, nicht erfüllbar und die angestrebten Vorhabensziele konnten nicht allseitig erreicht werden.