Durability-based design for endurance strength of hydroforming tools

Hydroforming tools must be designed fatigue resistant because in case of tool rupture high costs for repair and production downtime occur. Available guidelines for lifetime estimation of cyclically loaded parts usually are of general nature. In order to examine their applicability to the special concerns of hydroforming tools, stress states occuring during operation were investigated by means of numerical simulation. Basing on the results, specimen geometries were developed, representing a typical stress state. The estimated durability was calculated using the “FKM‐guideline”. The real durability was determined experimentally in form of Wöhler‐graphs. Eventually calculation and experiments were compared. Hence, the qualtity of the lifetime prediction was evaluated and correction factors were proposed. Lebensdauerorientierte Festigkeitsauslegung von Umformwerkzeugen zur Innenhochdruck‐Umformung Werkzeuge für die Innenhochdruck‐Umformung (IHU) müssen dauerfest ausgelegt werden, da bei einem Werkzeugversagen hohe Kosten für Reparaturen und Fertigungsausfall drohen. Verfügbare Berechnungsrichtlinien zur Lebensdauerabschätzung zyklisch belasteter Teile sind in der Regel sehr allgemein gehalten. Um ihre Anwendbarkeit auf die speziellen Randbedingungen von IHU‐Werkzeugen zu überprüfen, wurden die im Betrieb auftretenden Spannungszustände zunächst mit Hilfe numerischer Simulationen untersucht. Basierend auf den Ergebnissen wurden Probekörper entwickelt, die einen typischen Spannungszustand abbilden. Die zu erwartende Lebensdauer dieser Körper wurde mit Hilfe der „FKM‐Richtlinie”︁ berechnet. In Schwingversuchen wurde die reale Lebensdauer in Form von Wöhlerkurven ermittelt. Abschließend wurden Berechnung und Experiment verglichen und daraus Aussagen über die Qualität der Lebensdauervorhersage getroffen sowie Korrekturfaktoren abgeleitet.