Sheet metal hydroforming of tailored blanks using magnetorheological fluid as forming and sealing medium
Third party funded individual grant
Start date : 01.04.2012
Project details
Short description
By using magnetorheological fluids as an active fluid medium in blank hydroforming processes the current process window can be enhanced. Particularly the sealing limit can be influenced and shifted to larger cavity pressures and lower flange contact pressures. This is done by influencing the fluid behaviour locally by applying external, locally different magnetic flux densities. To increase the sealing effect especially at small heights of leakage area cross sections, magnetic fields are applied in the flange area, which leads to a basic change in viscosity behaviour. The adaptive material properties of the used fluid have a significant effect on tribological terms between tool an blank. This makes it necessary to investigate these circumstances in detail. To ensure an integrated consideration of the whole process, numerical simulations of static flow conditions are carried out. The mentioned numerical simulations are compared to experimental results and validated.
Scientific Abstract
Durch den Einsatz magnetorheolgischer Flüssigkeiten zur Hochdruck-Blechumformung lassen sich die bisherigen Prozessgrenzen erweitern, die für konventionelle Wirkmedien, wie Hydrauliköl, gelten. Insbesondere die Prozessgrenze hinsichtlich der Abdichtung der Kavität im Flanschbereich kann zu höheren Innendrücken und niedrigeren Flächenpressungen im Flansch verschoben werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Fluideigenschaften, wie zum Beispiel die Viskosität, durch Anlegen eines externen magnetischen Feldes lokal beeinflusst werden. Da in der Kavität kein Magnetfeld vorherrscht, stellt sich in diesem Bereich ein annähernd isostatischer Druckzustand ein. Um eine Steigerung der Dichtwirkung bei geringen Niederhalterkräften und selbst bei geringen Spalthöhen zu erzielen, werden im Flanschbereich magnetische Felder appliziert, die eine grundsätzliche Veränderung des Viskositätsverhaltens herbeiführen. Die einstellbaren Materialeigenschaften des Mediums haben jedoch einen erheblichen Einfluss auf die Reibung zwischen Blech und Werkzeug. Deshalb soll eine grundlegende Charakterisierung der tribologischen Bedingungen unter verschiedenen Randbedingungen erfolgen, die auch Auswirkungen auf die resultierenden Leckageraten haben. Um eine durchgängige Betrachtung des Prozesses zu ermöglichen, werden numerische Simulationen von stationären Strömungszuständen im Flanschbereich, wie sie bei der Umformung von Tailored Blanks auftreten können sowie die Modellierung des Umformprozesses für Platinen mit Dickensprüngen bei lokal unterschiedlichen Reibzahlen durchgeführt. Die genannten numerischen Simulationen werden mit Ergebnissen aus Experimenten abgeglichen und validiert. Dies ermöglicht eine Dimensionierung der erforderlichen Medienfördereinrichtungen als auch die numerische Auslegung von Umformprozessen.