Tiefziehen

Tiefziehen ist das Umformen eines ebenen Blechzuschnitts zu einem Hohlkörper, ohne die Blechdicke absichtlich zu verändern. Es ist die bestimmende Operation in fast jeder Operationsfolge der Blechumformung: In ihr entsteht die grundlegende Raumform, und in ihr entscheidet sich, ob ein Bauteil herstellbar ist.

Einordnung

In der Systematik der Fertigungsverfahren zählt Tiefziehen zum Zugdruckumformen (DIN 8584). Der Name beschreibt die Beanspruchung: Das Material steht gleichzeitig unter Zug in Ziehrichtung und unter Druck in Umfangsrichtung. Genau diese Kombination unterscheidet es vom Streckziehen, bei dem der Blechrand festgehalten wird und die Formänderung allein aus der Dehnung der Fläche kommt.

Die Unterscheidung ist in der Praxis selten eindeutig. Ein Karosserieteil enthält fast immer beides: Bereiche, in denen Material nachfließt, und Bereiche, die gestreckt werden. Die Zuordnung beschreibt daher eher den überwiegenden Anteil als einen klaren Verfahrenstyp.

Der Vorgang

Drei Werkzeugelemente wirken zusammen:

Stempel

Drückt die Platine in die Öffnung des Ziehrings und bestimmt die Innenform des entstehenden Hohlkörpers.

Ziehring (Matrize)

Bildet die Öffnung, in die das Blech einläuft, und mit seiner gerundeten Ziehkante den Übergang, über den das Material aus dem Flansch in die Zarge gleitet.

Niederhalter

Klemmt den Flansch gegen den Ziehring, verhindert das Ausweichen des Materials aus der Ebene und dosiert über Reibung, wie viel nachfließt.

Während der Stempel abwärts geht, wandert Material aus dem Flansch über die Ziehkante in die Zarge. Ein Element im Flansch bewegt sich dabei auf einen kleineren Radius und muss sich in Umfangsrichtung stauchen. Diese Stauchung ist der Kern des Verfahrens: Sie ist der Grund, warum das Bauteil nicht allein aus der Dehnung seiner eigenen Fläche entstehen muss und die Ausdünnung begrenzt bleibt.

Was den Prozess begrenzt

Die Zugkraft, mit der der Stempel das Material in die Form zieht, muss vollständig durch die bereits eingezogene Zarge übertragen werden. Dieser Bereich ist zugleich der am stärksten beanspruchte. Daraus ergibt sich die grundlegende Begrenzung: Lässt sich das Material nicht ausreichend leicht einziehen, überschreitet die nötige Zugkraft die Tragfähigkeit der Zarge, und es entsteht ein Reißer.

Umgekehrt führt ein zu leicht einlaufender Flansch dazu, dass das Material der Druckspannung ausweicht und Falten bildet. Zwischen beidem liegt das Prozessfenster, das die Ziehanlage treffen muss.

Wie viel sich in einem Zug überhaupt umformen lässt, beschreibt das Ziehverhältnis, die Kennzahl aus Zuschnitt- und Stempelabmessung. Reicht eine Stufe nicht aus, wird die Umformung auf mehrere verteilt; das ist einer der Gründe für eine mehrstufige Operationsfolge.

Bedeutung für die Methodenplanung

Die Ziehoperation ist aus drei Gründen die entscheidende Stufe:

• Der größte Teil der Umformarbeit fällt hier an. Was in dieser Stufe nicht gelingt, lässt sich in den folgenden kaum noch korrigieren.
• Sie bestimmt die Platine. Der Zuschnitt ergibt sich aus der Rückrechnung dieser Operation, siehe Platinenermittlung.
• Sie legt den Spannungszustand fest, mit dem das Bauteil in die weiteren Stufen geht. Davon hängt ab, wie stark es später zurückfedert.

Die Ziehrichtung ist dabei die folgenreichste einzelne Festlegung: Sie entscheidet, welche Flächen als Hinterschnitt gelten, wo der Niederhalter überhaupt angreifen kann und wie groß die Zusatzform ausfällt. Eine spät geänderte Ziehrichtung zieht deshalb die gesamte Operationsfolge nach sich.

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