Beschreibung
P 1198 – Entwicklung einer standardisierten und vereinfachten Prozessführung und Versuchsauswertung für gasbasierte Tiefungsversuche zur Bestimmung von Fließkurven für Presshärtprozesse
Der vorliegende Bericht beschreibt die Forschungsergebnisse des von der AiF geförderten IGF-Vorhabens 19229 N unter dem Titel: Entwicklung einer standardisierten, vereinfachten Prozessführung und Versuchsauswertung jenseits der bisherigen Stabilitätsgrenze von gasbasierten Tiefungsversuchen zur Bestimmung von Warmfließkurven Das übergeordnete Forschungsziel des Vorhabens war eine Steigerung der Vorhersagegenauigkeit von Umformsimulationen für die Auslegung von Presshärteprozessen. Hierfür wurde zum einen der im IGF-Projekt 17586 N entwickelte Prüfstand weiterentwickelt, um die Bedingungen des Presshärtens im Rahmen der Materialprüfung noch besser abbilden zu können. Zum anderen erfolgte noch einmal eine Analyse und Weiterentwicklung der Versuchsauswertung, um robuste, exakte und reproduzierbare Versuchsergebnisse zu liefern. Dabei wurden ebenfalls Maßnahmen entwickelt, um das Ausmaß notwendiger Kompensationsrechnungen und der damit verbundenen Unsicherheiten zu verringern.
Um die Bedingungen des Presshärtens noch besser abbilden zu können, wurde der bisherige Prozesszyklus aus Aufheizen und Warmumformen durch die Schritte Austenitisieren und schnelles Abkühlen auf Prüftemperatur erweitert. Hierfür wurde eigens eine Abkühleinheit entwickelt und in den Prüfstand integriert, welche nach dem Austenitisieren Pressluft auf die Bleche leitet. Die erreichbaren Abkühlraten liegen bei ca. 50 K/s. Zusätzlich wurden die kontrollierbaren Umformgeschwindigkeiten von 0,5 s-1 auf 1 s-1 erhöht. Dabei zeigten zusätzliche Versuche durchaus das Potential zum Erreichen von Dehnraten von 5 s-1. Bei der Auswertung der Versuchsdaten ist insbesondere die genaue Bestimmung des Krümmungsradius des Bulges nicht trivial. Wie die Analyse von Umformsimulationen gezeigt hat, bietet die Bestimmung von Krümmungsradien durch eine Annäherung der Bulgegeometrie durch Ellipsoide einige Vorteile bezüglich Messrauschen und systematischer Fehler bei der Auswertung. Daher wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher zur Bestimmung von Krümmungsradien zuverlässig Ellipsoide durch die Geometrie des Bulges fittet. Zusätzlich bestand bisher das Problem, dass die Proben nach dem Schließen der Umformwerkzeuge gerade bei kleinen Dehnraten deutlich auskühlen. Diesem Auskühlen kann durch den Einsatz von keramisch beschichteten Werkzeugen entgegengewirkt werden. So kann auch nach dem Schließen der Werkzeuge noch elektrischer Strom durch die Blechproben gezwungen werden, um diese so weiter zu beheizen.
Wie die Projektergebnisse zeigen, können, trotz der Erweiterung des Prozessablaufs, aus den Versuchsdaten immer noch sehr reproduzierbare Spannungs-Dehnungsdaten ermittelt werden. Allerdings bestehen noch leichte Abweichungen zu Daten aus einachsigen Zugversuchen, deren Ursache noch nicht final geklärt ist. Dennoch ist das Potential der entwickelten Versuchseinrichtung als hoch zu bewerten.
Veröffentlichung:
2019
Autoren:
Prof. Dr.-Ing G. Hirt, Prof. Dr.-Ing. K. Schmitz
