Abstract:

In der Arbeit wurde der Prozess des Verbundstrangpressens mit der Hilfe des Simulationsprogramms MSC.Superform untersucht. Als Grundlage und Motivation dieser Untersuchung dienten experimentell ermittelte Ergebnisse sowie Ergebnisse der Simulation, welche vorher in diesem Bereich am Lehrstuhl für Umformtechnik und Leichtbau der Universität Dortmund durchgeführt wurden.
Ziel war es, die zuvor entdeckten Schwachstellen des Prozesses zu verifizieren und Potentiale aufzudecken, welche das Verbundstrangpressen optimieren können. Als Basis sowohl sämtlicher Geometrien, als auch sämtlicher Prozessparameter, galt das Experiment.
In der zuerst durchgeführten Simulation des Prozesses mit Daten des Experimentes wurden die Schwachstellen deutlich. Die kritische Ausprägung der Vergleichsspannung und deren Herkunft aus der Kombination der radialen Druckspannung und der Zugspannung in longitudinaler Richtung konnten bestätigt werden. Während die Druckspannungen sich durch die Matrizengeometrie erklären ließ, wurde versucht die Geschwindigkeitsdifferenz und damit die Zugspannung innerhalb des Verbundelementes zu verringern. Der in dieser Arbeit gewählte Ansatz war die Einbringung von Schmierung. Zunächst wurde der Einfluss der Schmierung zwischen Pressblock und Matrize untersucht, anschließend zwischen Pressblock und Verbundmaterial.
Die Schmierung zwischen Pressblock und Matrize lieferte lediglich eine Verringerung der Werte der benötigten Stempelkraft, ein Potential um Energie einzusparen. Eine Schmierung zwischen Pressblock und Verbundmaterial allerdings führte zu einer erheblichen Reduktion der Geschwindigkeitsdifferenz im Verbundmaterial und somit zu einer Verringerung der Vergleichsspannung, welche als wesentliches Versagenskriterium gilt.
Zum Abschluss der Reibungsuntersuchung wurde die Simulation mit einer Kombination der zuvor genannten Schmierungen durchgeführt. Dabei wurde bei maximaler Schmierung zwischen Block und Matrize und leichter Schmierung zwischen Block und Matrize das beste Ergebnis erzielt. Die zweite Parametervariation der Arbeit stützte sich auf eine Erhöhung der Pressgeschwindigkeit, eine entscheidende Größe in der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit des Prozesses. Die Ergebnisse ließen allerdings keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen Stempelgeschwindigkeit und Spannungsentstehung erkennen.
Durch die Einbringung der Schmierung ließ sich die Zugspannung im Verbundmaterial weitgehend reduzieren. Für weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet wäre die Modifikation der Matrizengeometrie ein potentieller Ansatz, um die radiale Druckspannung zu senken und somit die Prozessstabilität weiter voran zu treiben.