Formgrenzdiagramm

Formgrenzdiagramm, auch Forming Limit Diagramm (FLD) genannt, ist ein grafisches Hilfsmittel in der Blechteilformung. Es bildet die Formbarkeit eines Werkstoffs in Abhängigkeit von der zulässigen Deformation ab und markiert den Übergang zwischen formbaren Zuständen und Ausfällen wie Ausdünnung oder Brutstelle. Typischerweise werden die Hauptdehnungen als Koordinaten verwendet.

Auf den Achsen des Diagramms stehen die Hauptdehnungen (oft die größere Dehnung epsilon1 gegen epsilon2, die kleinere Dehnung). Der Kurvenbereich, der dem Material bei bestimmter Dicke, Temperatur und Prozessbedingungen entspricht, wird als Formgrenze oder Formgrenzlinie bezeichnet. Innerhalb der Kurve ist das Blech formbar, außerhalb drohen necken, Rissbildung oder Bruch. Die Formgrenze hängt von Dicke, Ausrichtung der Walzprodukte, Temperatur sowie Rand- und Prozessbedingungen ab.

Entstehung und Datengrundlage: Formgrenzdiagramme entstehen aus experimentellen Formtests, wie dem Nakazima-Test oder anderen Blechformtests, bei denen verschiedene Dehnpfade erzeugt werden. Aus den gemessenen Grenzpunkten wird eine Kurve bestimmt, die die sich aus formgebendem Verhalten ergebende Grenze darstellt. Für verschiedene Materialien und Zustände können mehrere Diagramme vorliegen, oft auch getrennt nach Walzrichtung (0°, 90° etc.).

Verwendung: Das Diagramm dient der Prozessplanung in der Blechumformung, der Bewertung der Formbarkeit eines Werkstoffs, der Vorausplanung von Umformparametern sowie der Validierung von materialmodellen in der Finite-Elemente-Simulation. Es liefert eine schnelle Orientierung, wann ein Dehnpfad formbar bleibt oder an welcher Stelle mit Ausfällen zu rechnen ist.

Beschränkungen: FLDs gelten für bestimmte Dicke, Temperatur und Randbedingungen und berücksichtigen Strangpfad-Effekte sowie lokale Geometrien nur eingeschränkt. Sie sind ein lineares Querschnittsbild eines komplexen dreidimensionalen Prozesses.

Siehe auch: Formgrenze, Forming Limit Diagramm, Nakazima-Test, Formänderungsmodell.