Beschreibung
P 892 – Bestimmung der werkstoffspezifischen prozessbeeinflussenden Parameter und Optimierungder Prozessparameter für das Durchsetzen hochfester Stähle
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, Prozessparameter und Einflussgrößen wie z.B. Werkstoffkennwerte für das Durchsetzen konventioneller und hochfester Blechwerkstoffe experimentell und simulationsgestützt zu ermitteln und gegebenenfalls den Prozess zu optimieren, um einen prozesssicheren Einsatz höherfester Werkstoffe zu ermöglichen. Zur Erlangung einer tieferen Prozesskenntnis, der Prozessparameter sowie zur Bestimmung der prozessspezifischen Verfahrensgrenzen wurden systematische, wissenschaftlich fundierte, experimentelle und numerische Analysen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen im Durchsetzprozess erfolgten zunächst auf Basis einfacher kreisförmiger Geometrien unter Einsatz von konventionellen Stahlblechwerkstoffen. Durch ein möglichst genaues Abbilden des Umformprozesses in der Simulation konnten Erkenntnisse über die auftretenden Beanspruchungen im Werkzeug erlangt werden. Die Versuche dienten ebenfalls der Validierung des erstellten Simulationsmodells. Basierend auf dengewonnenen Erkenntnissen aus Versuch und Simulation wurde eine Geometrieoptimierung eines rotatorischen und eines verzahnten Durchsetzstempels durchgeführt. Ziel der Stempeloptimierung in Form einer Fasen-Radien-Kombination an der Stempelmantelfläche war eine Standmengenerhöhung. Darüber hinaus erfolgten Untersuchungen hinsichtlich der Werkstoffverfestigung, der Prozesskräfte und der Profilkenngrößen der Bauteile in Abhängigkeit des Versuchswerkstoffs, des Durchsetzspalts, der Durchsetzkantenverrundung und der Stempelmantelflächenpräparation sowie der Versuchsgeometrie. Auf der Grundlage der experimentellen und theoretischen Untersuchungsergebnisse war es möglich, die Grenzen des Durchsetzprozesses aufzuzeigen.
Durch die Beherrschung des Durchsetzens hochfester Stähle werden eine deutliche Kostenreduzierung sowie eine Erhöhung der Prozesssicherheit erreicht. Im Weiteren konnten die derzeit technisch realisierbaren Grenzen des Verfahrens aufgezeigt werden. Werkzeuggestaltungsrichtlinien wurden erarbeitet und somit ist eine rasche praktische Anwendung des Verfahrens möglich.
Das IGF-Vorhaben 17103 N der FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde an am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen, Technische Universität München, Garching, durchgeführt.
Autoren:
W. Volk
Veröffentlichung:
2015
