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Stephan Hänisch
Verzugsanalyse kaltmassivumgeformter und wärmebehandelter Bauteile
Bei dem verbreiteten Fertigungsverfahren der Kaltmassivumformung können im Zuge einer häufig nachgeschalteten Wärmebehandlung unerwünschte Maß- und Formänderungen der Werkstücke auftreten. Die Ursachen dieses Bauteilverzuges und die Auswirkungen verschiedener Einflussfaktoren sind bis heute nicht eindeutig geklärt. Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit werden die Wirkzusammenhänge zwischen Kaltmassivumformung, Wärmebehandlung und Verzug anhand des Voll-Vorwärts-Fließpressens analysiert.
In umfangreichen Versuchsreihen wurden einzelne Parameter entlang der Prozesskette - von der Werkstoffauswahl über das Fließpressen bis zur abschließenden Wärmebehandlung - variiert und parallel die Bauteileigenschaften untersucht. Anhand der ermittelten Geometrieänderungen zwischen den einzelnen Prozessschritten können die Auswirkungen der verschiedenen Einflussfaktoren abgeleitet und ihre Signifikanz auf den Verzug bestimmt werden. Neben den experimentellen Arbeiten werden durch numerische Untersuchungen mit zwei- und dreidimensionalen FEM-Modellen die Eigenspannungen nach der Kaltmassivumformung als Verzugspotenzialträger analysiert und die Auswirkungen asymmetrischer Störeinflüsse sowohl auf die Eigenspannungsverteilung als auch auf die Formabweichung ermittelt.
Es kann gezeigt werden, dass neben Werkstoff, Schmierstoff und Umformgrad insbesondere die Abkühlgeschwindigkeiten beim Einsatzhärten einen Einfluss auf den Verzug besitzen und die Einflussgrößen teilweise in Wechselwirkung stehen. Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen werden Ansätze zur Minderung des Verzugs vorgeschlagen.
In umfangreichen Versuchsreihen wurden einzelne Parameter entlang der Prozesskette - von der Werkstoffauswahl über das Fließpressen bis zur abschließenden Wärmebehandlung - variiert und parallel die Bauteileigenschaften untersucht. Anhand der ermittelten Geometrieänderungen zwischen den einzelnen Prozessschritten können die Auswirkungen der verschiedenen Einflussfaktoren abgeleitet und ihre Signifikanz auf den Verzug bestimmt werden. Neben den experimentellen Arbeiten werden durch numerische Untersuchungen mit zwei- und dreidimensionalen FEM-Modellen die Eigenspannungen nach der Kaltmassivumformung als Verzugspotenzialträger analysiert und die Auswirkungen asymmetrischer Störeinflüsse sowohl auf die Eigenspannungsverteilung als auch auf die Formabweichung ermittelt.
Es kann gezeigt werden, dass neben Werkstoff, Schmierstoff und Umformgrad insbesondere die Abkühlgeschwindigkeiten beim Einsatzhärten einen Einfluss auf den Verzug besitzen und die Einflussgrößen teilweise in Wechselwirkung stehen. Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen werden Ansätze zur Minderung des Verzugs vorgeschlagen.
Schlagwörter: Massivumformung; Fließpressen; Verzug
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