Abstract:

In dieser Arbeit wurde das Verbundstrangpressen mit Hilfe der Simulationssoftware HyperXrtude untersucht. Dabei sollte besonders auf das Doppel –T Profil eingegangen werden, da sich bei Experimenten zu diesem Profil keine zufrieden stellenden Ergebnisse ergaben. Das Programm sollte einen Einblick in den geschlossenen Werkzeugaufbau und die darin ablaufenden Vorgänge liefern.
Zur Umsetzung war es zunächst notwendig sich einen allgemeinen Überblick über das Strangpressen und insbesondere das Verbundstrangpressen zu verschaffen. Nachdem man sich mit der Software vertraut gemacht hatte, wurden die Simulationsmodelle untersucht.
Dabei wurde zunächst ein Modell ohne Verbundelemente verwendet. Da die Auswirkungen der Reibung keine Ergebnisse lieferten, wurden die Auswirkungen der Geschwindigkeiten in den Werkzeugkanälen auf die Lage der Schweißnähte untersucht. Dabei ergab sich, dass die Geschwindigkeiten zwar eine parallele Verschiebung der Schweißnaht bewirken, jedoch keine Auswirkungen auf die Ausrichtung der Naht haben. Dazu müsste zusätzlich die Form der Presskanäle angepasst werden. Das würde innerhalb eines Simulationsprozesses jedoch zu einem enormen Zeitaufwand führen, da für jede Simulation ein neues Modell erstellt und vernetzt werden müsste. Beim Vergleich mit experimentellen Ergebnissen stellte sich heraus, dass die Simulation den realen Prozess ausreichend gut approximiert, da die Schweißnaht eines DoppelTProfils aus einem Experiment, der aus der entsprechenden Simulation ausreichend gut darstellte.
Im nächsten Schritt wurden dann die Verbundelemente in das Modell mit einbezogen und es wurden die Randbedingungen untersucht, die das Zusammenwirken von Basis und Verbundmaterial am besten approximieren. Dabei stellte sich heraus, dass für eine stationäre Rechnung keine Randbedingung ausreichend gute Ergebnisse liefert, da zum einen das Verbundmaterial nicht die Geschwindigkeit des Basismaterials annimmt und zum anderen das Profil nach dem Austritt aus dem Werkzeug keine konstante Geschwindigkeit aufweist. Für die transiente Rechnung mit veränderlichem Netz hat sich anschließend gezeigt, dass die Randbedingung „InteriorSurface“ sich am besten für das Zusammenspiel der beiden Presspartner eignet. Das Verbundelement nimmt die Geschwindigkeit des Basismaterials an und die Spannungszustände scheinen richtige Simulationsergebnisse zu liefern. Demzufolge wurde im nächsten Abschnitt für die Berechnung des Doppel-T Profils, diese Randbedingung verwendet. Dabei wurde noch einmal deutlich, welchen Einfluss die Rechenleistung bzw. die Rechenzeit auf Simulationsprozesse hat. Die Berechnungen zur Bestimmung einer geeigneten Randbedingung wurden an einem zweidimensionalen Modell durchgeführt, was schon nach einer kurzen Rechenzeit ausreichend gute Ergebnisse lieferte. Die transiente Rechnung mit veränderlichem Netz, für das Gesamtmodell mit Verbundelementen und Block, dauerte über zwei Tage. Dabei ergab sich, dass die Zugspannung während des Pressvorgangs in den Verbundelementen auf bis zu 1000 N/mm² ansteigt.