 | 2007 |
Abstract:
Im Rahmen dieses Teilprojekts wird die numerische Abbildung und die simulationgestützte Analyse des Produktionsverfahrens Verbundstrangpressen vorgestellt und in eine Untersuchung geometrischer, werkstoffkundlicher und prozessbedingter Randbedingungen durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war die Simulation des Verbundentstehungsprozesses und die Identifikation prozessbestimmender Parameter. Dazu wurde zunächst die numerische Abbildbarkeit des konventionellen Strangpressen am Beispiel eines rotationssymmetrischen Vollprofils nachgewiesen. Dies geschah parallele experimentell-simulative Analysen des Prozesses, basierend auf dem Vergleich von Werkzeugtemperaturen, Stempelkräften und visioplastischen Untersuchungen zum Werkstofffluss. Auf diese Weise ließen sich die Reibbedingungen abbilden und eine gut Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment erzielen. Unter Nutzung des verifizierten Reib- und Werkstoffmodells wurden Modelle des Verbundstangpressens aufgebaut und eine Analyse der prozessrelevanten Parameter durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass durch Modifikationen auf Geometrie- und Prozessebene eine signifikante Beeinflussung der auftretenden Spannungen im Verstärkungselement sowie des Werkstoffflusses in der Verbundentstehungszone möglich ist. Dabei konnten die Länge der Verbundzone, der Einfluss eines zweistufigen Matrizenaufbaus und eine "stromlinienförmige" Matrizengestalt als maßgeblich für die Reduktion der Spannung in den Verstärkungselementen identifiziert werden. Abschließend wurden die Eigenschaften verbundstranggepresster Profile nach der Abkühlung analysiert und der Aufbau von Eigenspannungen durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gezeigt. Es konnte nachgewiesen werden, dass selbst bei relativ geringem Volumenanteil des Verstärkungselements eine Steigerung der Festigkeit erzielt werden kann, die in weiteren Prozessschritten Berücksichtigung finden muss.