Optimierung der Tiefzieheignung von Blechen mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren

Es wurden im Rahmen des DFG-Forschungsvorhabens "Optimierung der Tiefzieheignung von Blechen mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren" Kreuzzugversuche mit den Blechwerkstoffen H320LA und DC06 durchgeführt. Hiermit sollte der Spannungszustand "plane strain", der beim Tiefziehen im Bereich des zargenseitigen Auslaufs der Stempelkantenrundung für die Entstehung des optimalen Reißers verantwortlich ist, nachgestellt werden. Um die Tiefzieheignung zu optimieren, muss der Bereich der tolerierten Gleichmaßdehnung soweit wie möglich bei der Umformung ausgeschöpft werden. Deshalb wurden in verschiedenen Dehnungsstadien vom unbelasteten Zustand bis hin zum Bruch Messungen mit einem am IzfP entwickelten Drehfeldsensor durchgeführt, womit eine zerstörungsfreie Charakterisierung des Übergangs von der Gleichmaßdehnung zur beginnenden Einschnürung des Werkstoffes ermöglicht werden sollte. Diese Charakterisierung erfolgte mit Hilfe des in Aufsatztechnik gemessenen Barkhausenrauschens und der während der Messung anliegenden tangentialen Magnetfeldstärke. Die eingesetzten Kreuzzugproben waren aus 1 mm dicken Blechen der Stahlgüten DC06 und H320LA. Bei den Messungen zeigte sich, dass die Form und Größe der Polfiguren des Barkhausenrauschens sehr stark von den Einstellparametern des magnetischen Drehfeldes abhängt. Es gibt in jeder Polfigur Winkelbereiche, in welchen sich das Barkhausenrauschen systematisch als Funktion der Dehnung ändert. Aus diesen Polfiguren wurden verschiedene Prüfgrößen abgeleitet. Die größte Abhängigkeit des Barkhausenrauschens wurde bei einer Frequenz von 400 Hz und einer Feldstärke von 10 A/cm festgestellt. Bei beiden Werkstoffen werden die für eine Kalibrierung in Frage kommenden richtungsabhängigen Rauschwerte und die Größen M_circ bzw. M_surf mit zunehmender Dehnung im relevanten Bereich kleiner. Im Anschluss an die Kreuzzugversuche sollen prozessintegrierte Messungen beim Tiefziehen stattfinden. Dazu soll der Sensor in den Tiefziehstempel im Bereich des Stempelkantenauslaufs integriert werden, so dass die Drehfeldmessungen im Bereich des sich einstellenden Spannungszustandes "plane strain" stattfinden können. Dafür ist geplant, den Kontakt zwischen dem Sensor und dem Blech durch einen führungssicheren und Schwingungstilgenden Federmechanismus zu gewährleisten.