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Annika Foydl
Strangpressen partiell verstärkter Aluminiumprofile
Das vielversprechende neuartige, partielle Verbundstrangpressen, welches in dieser Arbeit untersucht wird, bietet die Möglichkeit Strangpressbauteile mit verbessertem effektiven Gewicht herzustellen. Das Portfolio an Strangpressprozessen wird hierdurch erweitert. Durch den Prozess können Aluminiumstrangpressblöcke mit hoch festen Werkstoffen unter Verwendung von konventionellen Strangpressmatrizen kombiniert werden. Das Verfahren bietet die Möglichkeit Verstärkungselemente diskontinuierlich in den Strang einzubringen. Hierfür werden die Strangpressblöcke mit Bohrlöchern versehen und hoch feste Werkstoffe in Form von z. B. Zylinder eingesetzt.
Experimentelle und numerische Analysen des Werkstoffflusses zeigen, dass die Verstärkungselemente durch die Haftung zwischen Verstärkungselement und Aluminiummatrix mitgezogen werden. Die Verstärkungselemente, welche zunächst Stirnfläche an Stirnfläche im Block liegen, trennen sich durch den auftretenden, prozessbedingten Geschwindigkeitsgradienten im Aluminium. Es wird gezeigt, dass sich die radiale Lage der Verstärkungselemente in Abhängigkeit vom Querschnittsflächenverhältnis, einer paarweisen oder einzelnen Anordnung und der Lage im Block mit einer analytischen Betrachtung vorausberechnen lässt. Darüber hinaus werden neben vollständig im Profil eingebetteten Verstärkungselementen drei charakteristische Versagensfälle - Hohlraumbildung, lokale Plastifizierung und Rotation - in Bezug auf die Einbettung identifiziert. Am Beispiel von zylinderförmigen Verstärkungselementen werden zwei Prozessfenster für zentrisch und exzentrisch positionierte Verstärkungselemente vorgestellt. Am Schluss der Arbeit wird die Weiterverarbeitung der partiell verstärkten Strangpressprofile zu einer Pleuelstange durch Hybridschmieden gezeigt.
Experimentelle und numerische Analysen des Werkstoffflusses zeigen, dass die Verstärkungselemente durch die Haftung zwischen Verstärkungselement und Aluminiummatrix mitgezogen werden. Die Verstärkungselemente, welche zunächst Stirnfläche an Stirnfläche im Block liegen, trennen sich durch den auftretenden, prozessbedingten Geschwindigkeitsgradienten im Aluminium. Es wird gezeigt, dass sich die radiale Lage der Verstärkungselemente in Abhängigkeit vom Querschnittsflächenverhältnis, einer paarweisen oder einzelnen Anordnung und der Lage im Block mit einer analytischen Betrachtung vorausberechnen lässt. Darüber hinaus werden neben vollständig im Profil eingebetteten Verstärkungselementen drei charakteristische Versagensfälle - Hohlraumbildung, lokale Plastifizierung und Rotation - in Bezug auf die Einbettung identifiziert. Am Beispiel von zylinderförmigen Verstärkungselementen werden zwei Prozessfenster für zentrisch und exzentrisch positionierte Verstärkungselemente vorgestellt. Am Schluss der Arbeit wird die Weiterverarbeitung der partiell verstärkten Strangpressprofile zu einer Pleuelstange durch Hybridschmieden gezeigt.
Schlagwörter: Strangpressen; Aluminium; Verbundbauteile; Hybridbauteile; Werkstofffluss
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DOI 10.2370/9783844038750
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