DE1527957B1

DE1527957B1 - Verfahren zum Tiefziehen von entdroehntem Verbundblech

Info

Publication number: DE1527957B1
Application number: DE19661527957
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Eggers; Paul Dr-Ing Koch; Adalbert Dipl-Ing Wicherek
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1966-04-05
Filing date: 1966-04-05
Publication date: 1971-11-11
Also published as: GB1121627A; FR1515655A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Tiefziehen von entdröhntem Verbundblech, das aus zwei Einzelblechen und einer Zwischenschicht aus einem Kunststoff besteht, der bei der Verwendungstemperatur des Erzeugnisses eine zwischen dem er- starrten und dem flüssigen Zustand liegende Viskosität, jedoch bei erhöhter Temperatur eine geringere Viskosität hat, z. B. Polyvinylacetat, das mit Trichresylphosphat weichgemacht und mit einem Maleinsäureester als Klebemittel versehen ist.

Es hat sich gezeigt, daß das Tiefziehen derartiger Bleche unerwartete Schwierigkeiten bereitet, die beim Ziehen von gewöhnlichem Blech, auch bei geschichtetem Stahlblech ohne Zwischenschicht aus Kunststoff, nicht eintreten. Es mußte im Gegenteil angenommen werden, daß entdröhntes Verbundblech wegen der Viskosität der Zwischenschicht sich leichter tiefziehen läßt als einfaches Stahlblech oder auch geschichtetes Stahlblech ohne Kunststoffschicht zwischen den einzelnen Blechen. Verwendet man normal ausgeführte und bemessene Tiefziehwerkzeuge zum Ziehen des eingangs genannten entdröhnten Verbundbleches, so fällt das Grenzziehverhältnis sehr niedrig aus. Eine gewisse Verbesserung in dieser Hinsicht wird erhalten, wenn man den Ziehspalt größer als die Summe der Dicken der beiden Einzelbleche, aber kleiner als die Gesamtdicke des Verbundbleches macht (deutsches Gebrauchsmuster 1 925 510). Aber auch dann kommt man nur bis zu einem Grenzziehverhältnis von etwa 1,3. Demgegenüber liegt das Grenzziehverhältnis bei ungeschichtetem Stahlblech bei etwa 2. (Unter dem Grenzziehverhältnis soll das maximal mögliche Verhältnis des Durchmessers einer kreisrunden Blechscheibe zum Durchmesser eines aus dieser Scheibe durch Tiefziehen hergestellten Topfes verstanden werden.)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Tiefziehen von entdröhntem Verbundblech der eingangs bezeichneten Art ein wesentlich höheres Grenzziehverhältnis zu erreichen, als bisher erreicht werden konnte.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß das Tiefziehen in an sich bekannter Weise bei einer wesentlich oberhalb der Verwendungstemperatur liegenden Temperatur erfolgt. Diese Temperatur liegt, wenn es sich um eine Zwischenschicht aus Polyvinylacetat, das mit Trichresylphosphat weichgemacht und mit einem Maleinsäureester als Klebemittel versehen ist, zwischen 120 und 160° C, wobei man jedoch vorzugsweise mit einer Temperatur zwischen 130 und 150° C arbeitet. Der günstigste Temperaturbereich hängt von dem für die Zwischenschicht verwendeten viskoseelastischen Stoff ab und wird für jeden solchen Stoff experimentell durch Probezüge ermittelt.

Was den Stand der Technik betrifft, so wird in »Werkstatt und Betrieb«, Mai 1951, Seiten 225 ff., die Wahl höherer Arbeitstemperaturen beim Ziehen von Leichtmetallblechen empfohlen. Zugleich wird jedoch zum Ausdruck gebracht, daß beim Ziehen von Stahltiefziehblechen und Anwendung von Temperaturen von etwa 400° C in der Verformungszone nur ein Ziehverhältnis von 1,8 erreicht wurde, während mit demselben Werkstoff und demselben unbeheizten Werkzeug ein Ziehverhältnis von 2,1 erreicht werden konnte. Um entdröhntes Verbundblech im eingangs angegebenen Sinne handelt es sich in dieser Veröffentlichung nicht.

Ebensowenig handelt es sich um derartiges Blech beim Verfahren nach der deutschen Patentschrift 47 708, in der vorgeschlagen wird, das Werkstück während der Verformung entlang seines Randes glühend zu machen, eine Maßnahme, die offenbar dazu dient, die plastische Verformbarkeit des Bleches zu erhöhen. Dazu sind Temperaturen nötig, bei denen ein entdröhnend wirkender Kunststoff chemisch zersetzt wird, was bereits bei etwa 200° C der Fall ist, einer Temperatur, bei der der plastische Formänderungswiderstand von Stahlblech noch keine nennenswerte Herabsetzung erfährt.

Aus der deutschen Patentschrift 1 084 020 ist sodann ein Verfahren zum Tiefziehen von thermoplastischen Kunststoffolien bekannt. Um aus Blechen und Kunststoff geschichtetes Material handelt es sich auch hier nicht. Im übrigen liegt es auf der Hand, daß thermoplastische Kunststoffolien, die bei Raumtemperatur plastisch nicht verformbar sind, der Erhitzung bedürfen, um bleibend verformt werden zu können. Gerade das Gegenteil gilt für die entdröhnend, also schwingungsdämpfenden Kunststoffe, deren man sich bei der Herstellung von Verbundblechen nach der Erfindung bedient. Diese Kunststoffe sind bei Normaltemperatur viskos und haben dann eine Festigkeit, die praktisch gleich Null ist. Es bedarf keiner Erhitzung, um diese Stoffe plastisch verformbar zu machen. Dagegen verliert der entdröhnend wirkende Werkstoff bei dem Verbundblech, um dessen Verformung es sich beim Erfindungsgegenstand handelt, schon bei Temperaturen zwischen 100 und 150° C seine Dämpfung in hohem Maße und wird zugleich dynamisch steif. Er verhält sich also gerade umgekehrt wie thermoplastische Kunststoffe, die ihrerseits für den Zweck der Entdröhnung unbrauchbar wären. Wenn man sich dies vor Augen hält, so muß man zu dem Ergebnis kommen, daß es bei der Verformung von entdröhntem Verbundblech im Sinne der Erfindung gerade verfehlt wäre, das Werkstück zwecks bleibender Verformung zu erhitzen. Somit gibt auch die deutsche Patentschrift 1 0-34 020 keine Anregung, bei entdröhntem Verbundblech gemäß Anspruch 1 der Erfindung zu verfahren.

Besteht das tiefzuziehende Verbundblech aus verschieden dicken Einzelblechen, so wird es gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung in das Ziehwerkzeug so eingelegt, daß das dünnere Einzelblech die Außenseite des Erzeugnisses bildet. Denn es hat sich gezeigt, daß andernfalls unter Umständen im Innern des gezogenen Werkstücks Falten entstehen, wenn ein hohes Grenzziehverhältnis verlangt wird. Dazu sei erwähnt, daß das Tiefziehen von Verbundblech, das aus verschieden dicken Einzelblechen, jedoch ohne dazwischenliegende Kunststoffschichten besteht, aus der britischen Patentschrift 180 489 bekannt ist.

Zweckmäßig ist es ferner, das Verfahren in der Weise durchzuführen, daß mit einem Niederhalterdruck gearbeitet wird, der gleich einem Vielfachen des Druckes ist, der beim Ziehen von ungeschichtetem Stahlblech angewendet wird. Aus »Werkstatt und Betrieb«, Mai 1955, S. 259 f., ist es zwar bekannt, unter gewissen Umständen mit einem Druck des Niederhalters zu arbeiten, der den normalerweise verwendeten Niederhalterdruck erheblich überschreitet, und zwar dann, wenn das Blech zuvor mit einem schmierend wirkenden Kunststoffbelag überzogen

wurde. Beim Verfahren nach der Erfindung besteht keine Notwendigkeit für einen schmierend wirkenden Belag an der Außenseite.

Handelt es sich um entdröhntes Verbundblech, bei dem die Zwischenschicht aus Polyvinylazetat besteht, das mit Trichresylphosphat weichgemacht und mit einem Maleinsäureester als Klebemittel versehen ist, dann hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mit einem Niederhalterdruck zu arbeiten, der zwischen 40 und 80 at liegt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene das nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung erläuterte Ausführungsbeispiel. Es zeigt

Fig. 1 einen übertrieben dick gezeichneten Querschnitt durch eine dem Tiefzug zu unterwerfende kreisrunde Blechscheibe aus Verbundblech der hier zur Erörterung stehenden Art,

F i g. 2 einen im Maßstab verkleinerten axialen Längsschnitt durch ein für die Durchführung des Tiefziehens geeignetes Werkzeug und

F i g. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch das Werkzeug nach F i g. 2, der veranschaulichen soll, wie Verbundblechscheiben eingelegt werden, deren Einzelbleche verschieden dick sind.

Das Verbundblech, eine kreisrunde Blechscheibe 1 vom Durchmesser D, besteht bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 aus zwei gleich dicken Einzelblechen 2 und 3, zwischen denen sich eine Schicht 4 aus Kunststoff befindet, deren Viskosität einen Wert hat, bei dem sie weder völlig fest noch völlig flüssig ist. Aus der Scheibe 1 soll mittels des in Fig. 2 schematisch gezeichneten Werkzeugs ein Topf vom Durchmesser d gezogen werden. Das Ziehverhältnis beträgt somit DId. In F i g. 2 ist die Schichtung des Verbundbleches nicht nochmals gezeichnet, um die Darstellung nicht zu verwirren.

Das Werkzeug nach Fig. 2 besteht aus einem Gesenk 5 als Unterteil und einem zweiteiligen Oberteil 6, das sich aus einem Stempel 7 und einem diesen umschließenden Niederhalter 8 zusammensetzt. Der lichte Abstand b zwischen den zur Ziehrichtung c parallelen Flächen 9 und 10 des Obergesenks und des Untergesenks ist um einen geringen Betrag kleiner als die Stärke s, die das Verbundblech nach F i g. 1 vor dem Ziehen hat. Doch ist der Abstand in jedem Falle größer als die Summe der Dicken e und / der Einzelbleche 2 und 3.

Alle drei Teile des Werkzeugs sind beheizbar.

Zu diesem Zweck ist das Gesenk 5 mit quer zur Zeichenebene verlaufenden Bohrungenil und parallel zur Zeichenebene verlaufenden Bohrungen 12 versehen. Entsprechende Bohrungen 13 und 14 enthält der Niederhalter 8. Die Bohrungen erstrecken sich aus fertigungstechnischen Gründen über die ganze Breite bzw. Tiefe des Gesenks 5 und des Niederhalters 8, sind aber an ihren Enden durch Stopfen 15 und 16 verschlossen. Die Kanäle werden von einem flüssigen, dampfförmigen oder gasförmigen Heizmittel durchströmt. Zur Zuführung und Abführung dienen beim Gesenk 5 Kanäle 17 und 18 mit Anschlußstutzen 19 und 20. Entsprechende Kanäle 21 und 22 zur Zuführung und Abführung des Heizmittels befinden sich im Niederhalter 8. Die zugehörigen Anschlußstutzen erscheinen in der Zeichnung nicht.

Der Stempel 7 ist ebenfalls mit Heizkanälen versehen, die aus zwei parallelen Sacklochbohrungen 23 und 24 und einer diese verbindenden Querbohrung 25 mit Stopfen 26 an den Enden bestehen. Die am oberen Ende des Stempels 7 befindlichen Stutzen zur Zuführung und Abführung des Heizmittels erscheinen in der Zeichnung nicht.

Es sei hier bemerkt, daß es in vielen Fällen genügt, lediglich das Gesenk 5 zu beheizen. Die Beheizung des Stempels 7 oder diejenige des Niederhalters 8 oder beide können vielfach entfallen.

Vor dem Ziehen wird die Scheibe 1 in einem Ofen erhitzt und dabei, wenn die Zwischenschicht 4 aus Polyvinylazetat mit Trichresylphosphat als Weichmacher und einem Maleinsäureester als Klebemittel besteht, auf eine Temperatur von etwa 150° C gebracht. Unmittelbar nach dem Erhitzen wird die Scheibe 1 in das Werkzeug eingelegt, das bereits beheizt ist, so daß die mit der Scheibe 1 beim Ziehen in Berührung kommenden Werkzeugflächen auf einer Temperatur zwischen 130 und 150° C liegen. Damit ist Gewähr dafür geschaffen, daß der Ziehvorgang bei einer Verbundblechtemperatur zwischen 130 und 150° C vonstattengeht.

Beim Verbundblech nach F i g. 3 ist die Dicke des Einzelbleches 2' größer als die Dicke des Einzelbleches 3'. Aus den eingangs erläuterten Gründen empfiehlt es sich bei verschiedenen Dicken der Einzelbleche, das Verbundblech so in das Werkzeug einzulegen, daß das dünnere Blech 3' die Außenseite des fertigen Erzeugnisses bildet, wie in F i g. 3 dargestellt ist.

Normalerweise würde der Niederhalter 8 eines Tiefziehwerkzeuges nach Fig. 2 auf der zu ziehenden Blechscheibe mit einem Druck von 16 bis 20 at aufliegen. Für das Ziehen eines Bleches nach Fig. 1, gleichgültig ob die Einzelbleche 2 und 3 verschieden oder gleich dick sind, erzielt man jedoch die besten Ergebnisse mit Niederhalterdrücken zwischen 40 und 80 at, jedenfalls dann, wenn die Zwischenschicht 4 aus Polyvinylazetat mit Trichresylphosphat als Weichmacher und Maleinsäureester als Klebemittel verwendet wird. Bei ähnlichen Zwischenschichten aus anderem Kunststoff ergeben sich unter Umständen höher- oder tieferliegende Optimalwerte für den Niederhalterdruck, die experimentell bestimmt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Tiefziehen von entdröhntem Verbundblech, das aus zwei Einzelblechen und einer Zwischenschicht aus einem Kunststoff besteht, der bei der Verwendungstemperatur des Erzeugnisses eine zwischen dem erstarrten und dem flüssigen Zustand liegende Viskosität, jedoch bei erhöhter Temperatur eine geringere Viskosität hat, z. B. Polyvinylazetat, das mit Trichresylphosphat weichgemacht und mit einem Maleinsäureester als Klebemittel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefziehen in an sich bekannter Weise bei einer wesentlich oberhalb der Verwendungstemperatur liegenden Temperatur erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zwischenschicht (4) aus Polyvinylazetat, das mit Trichresylphosphat weichgemacht und mit einem Maleinsäureester als Klebemittel versehen ist, das Tiefziehen bei einer Temperatur zwischen 120 und 160° C, vorzugsweise zwischen 130 und 150° C, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verbundblech (1) mit verschieden dicken Einzelblechen (2', 3') in das Ziehwerkzeug (5 bis 8) so eingelegt wird, daß das dünnere Einzelblech (3') die Außenseite des Erzeugnisses bildet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Niederhalterdruck gearbeitet wird, der gleich einem Vielfachen des Druckes ist, der beim Ziehen von ungeschichtetem Stahlblech angewendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zwischenschicht (4) aus Polyvinylazetat, das mit Trichresylphosphat weichgemacht und mit einem Maleinsäureester als Klebemittel versehen ist, mit einem Niederhalterdruck gearbeitet wird, der zwischen 40 und 80 at liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen