FLC-Test nach ISO 12004
FLC-Test - Grenzformänderungskurve
-nach ISO 12004-
Das Testen nach dem FLC-Prinzip basiert auf dem Grenzformänderungsschaubild (Forming Limit Diagram, FLD) mit der Grenzformänderungskurve (Forming Limit Curve, FLC).
Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, die oberen und die unteren Grenzwerte von Blechwerkstoffen mit Hilfe eines definierten Umformprozesses zu bestimmen und diese mit den Ziehteilen im Presswerk zu vergleichen.
Anwendung
Angewendet werden die Grenzformänderungskurven in der Methodenplanung und im Werkzeugbau zur Optimierung von Umformwerkzeugen und Bauteilgeometrien. Mit Hilfe der Formänderungsanalyse an kritischen Stellen eines Bauteils und des Vergleichs mit der FLC ist es möglich, das Versagensverhalten eines Blechwerkstoffes zuverlässig zu beurteilen.
Vor der Inbetriebnahme von Presswerkzeugen in der Blechumformung lassen sich somit Umformprozesse in Bezug auf Platinen- und Werkzeuggeometrien, Niederhalterdruck, Schmierung und Werkstoff gezielt optimieren, um Ausschuss in der Fertigung zu vermeiden.
Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet des FLD ist die computergestützte Simulation von Umformprozessen. Die FLC des verwendeten Blechwerkstoffes geht hier als wichtige Werkstoffkenngröße in die Berechnung ein.
Prüfprinzip
Grenzformänderungstests als Standard vorgegeben
> ISO/WD 12004:2004 E - Determination of forming limit curves < heißt ein internationaler Standard zur Ermittlung von Grenzformänderungskurven für Blechhalbzeuge von 0,4 mm bis 4,0 mm Dicke. Um diesen Standard einzuhalten, werden die Grenzformänderungskurven üblicherweise vom Werkstoffhersteller nach der Nakajima- oder der Marciniak-Methode ermittelt. Damit kann die Qualität des Werkstoffes anschaulich definiert und so dem Anwender die Wahl des richtigen Werkstoffes erleichtert werden.
Nakajima-Versuch
Das verbreitetste Verfahren, die Grenzformänderungskurve eines Blechwerkstoffes zu ermitteln, ist der Nakajima-Versuch.
Das Prinzip beruht darauf, mit einem halbkugelförmigen Stempel Blechplatinen unterschiedlicher Geometrien bis zum Versagen umzuformen. Durch Variation der Probenbreite (mindestens fünf Prüflinge) stellen sich stark unterschiedliche Tief- und Streckziehbedingungen von der gleichmäßig bi-axialen bis zur uni-axialen Verformung auf der Blechoberfläche ein. Die charakteristischen, maximal erreichbaren Formänderungen (kurz vor dem Riss) der verschiedenen Probenformen werden bestimmt und definieren so die FLC des Werkstoffes.
Probenblech
Marciniak-Versuch
Der in der Norm beschriebene Marciniak-Versuch unterscheidet sich vom Nakajima-Versuch nur darin, dass ein zylindrischer anstelle eines halbkugelförmigen Ziehstempels verwendet wird und das mit einer anderen Werkzeuggeometrie gearbeitet wird.
Außerdem wird statt Gleitfolien aus Kunststoff (PE und PTFE) ein gelochtes Tragblech verwendet, um die Reibung zu reduzieren.
Probenblech
Optische Messsysteme ersetzen Lupe und Mikroskop
Bislang erfolgte das Aufnehmen einer Grenzformänderungskurve im Allgemeinen durch das Markieren der Bleche vor der Umformung mit Kreis- oder Liniennetzen. Im Verlauf der Belastung des Blechs verformen sich die aufgebrachten Kreise zu Ellipsen, deren Hauptachsen die Dehnungen an der Bauteiloberfläche in Haupt- und Nebenrichtung darstellen. Nach dem Umformen werden die >verformten< Linienmuster von Hand mit Hilfe von Messlupen, Messmikroskopen und biegsamen Messstreifen vermessen. Eingeschränkt wird dieses Verfahren von der Konturenschärfe des umgeformten Rasters, von der langwierigen Auswertung, von der geringen Ortsauflösung und von der subjektiven, benutzerabhängigen Messwertaufnahme. Die benötigte Zeit für das konventionelle Erstellen eines FLD kann bis zu 45 min je Werkstoffqualität betragen.
Probenpräparation, Umformprozess und Bestimmung der Kennwerte lassen sich mit optischen Messsystemen wesentlich einfacher und schneller erledigen. Sie entsprechen somit deutlich den Anforderungen der heutigen Zeit, auch in Bezug auf die Genauigkeit, die Reproduzierbarkeit und die Effizienz. Aufgrund der großen Zeitersparnis sinken die Prüfkosten pro Grenzformänderungskurve erheblich. Die ermittelten Messwerte werden als 3D-Schnitt-Grafik und in einem Formänderungsdiagramm dargestellt.
Beim Ermitteln genauer, praxisgerechter Werkstoffkennwerte kommt es nicht nur auf die Wahl des geeigneten Prüfverfahren an. Ebenso wichtig sind die Auswahl und die Konfiguration der passenden Prüfeinrichtung. Hierbei kommt es in besonderem Maße darauf an, die vom Hydrauliksystem aufgebrachten Kräfte entsprechend den gewünschten Versuchsparametern elektronisch zu steuern oder zu regeln. Des Weiteren ist das Erfassen, Verarbeiten und Auswerten der Messdaten mit einem dafür konzipierten PC-System erforderlich. Die Verformungen der Proben werden vorzugsweise mit Hilfe einer optischen Bilderkennung oder mit speziellen Laserverfahren bestimmt.
Prüfmaschinen
Direkt zu unserem Bulge-/FLC-Tester Modell 161.
