Ziel dieser Arbeit ist eine validierte softwaregestützte Methode zur Reduzierung des Energiebedarfs von Schmiedeprozessketten. Diese Methode integriert bei der Auslegung der Prozesskette der Werkstückfertigung erstmalig die Prozesskette der Werkzeugfertigung. Dafür werden Ursache-Wirkbeziehungen innerhalb der Prozesse sowie zwischen den einzelnen Prozessen und Prozessketten identifiziert. Auf dieser Grundlage werden anschließend mathematische Prozessmodelle erstellt. Zur Validierung der Methode wird ein Softwareprototyp entwickelt, der auf der Basis der Prozessmodelle und des heuristischen Suchverfahrens der genetischen Algorithmen (GA) eine schnelle integrierte Auslegung der Prozessketten bei gleichzeitiger Reduzierung der Herstellkosten des Bauteils und des Werkzeugs ermöglicht.
Der entwickelte Softwareprototyp wird anhand eines industrienahen Anwendungsszenarios evaluiert. Das Potenzial zur Reduzierung der Herstellkosten beträgt im Vergleich zu den konventionell ausgelegten Prozessketten ca. 15 % für eine beispielhaft gewählte geschmiedete Lagerbuchse.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Bei Schmiedegesenken findet ein besonders starker Verschleiß an konvexen Radien der Gesenkgravur, wie z.B. Dornen oder Zapfen, statt. Bereits nach dem ersten Schmiedezyklus bildet sich in diesen Radien auf Grund des vorliegenden Temperatur- und Druckprofiles eine feinkörnige, in Schliffbildern weiß erscheinende Schicht. Infolge der austenitischen Umwandlung des Gefüges und des anschließenden Abschreckprozesses besteht diese weiße Schicht aus umgeformtem Martensit. Das tiefer liegende Gefüge wird zyklisch weichgeglüht, wodurch seine a/?-Umwandlung zu höheren Temperaturen verschoben wird. Tritt dieses Gefüge durch Abtrag der härteren Randschicht an die Oberfläche, so wird der Verschleißfortschritt beschleunigt, da keine erneute Härtung stattfinden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Legieren des Warmarbeitsstahles 1.2365 mit 2 Ma. % Mangan eine Absenkung der Ac1b-Temperatur von 65 °C bewirkt. Hierdurch wird die harte weiße Schicht stärker ausgebildet und der Verschleiß signifikant reduziert. Weiterhin tritt bei höheren Schmiedezyklenzahlen bei der modifizierten Legierung eine erneute Härtung des Randschichtgefüges auf.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Die Reibung in der Kontaktfläche vom Werkstück zum Werkzeug hat einen wesentlichen Einfluss auf den gesamten Umformprozess. Daher ist die Beschreibung dieser Randbedingung in der FE-Simulation entscheidend für die Anwendbarkeit der Simulationsergebnisse in der Praxis. Der Reibeinfluss auf das Simulationsergebnis wird zunächst für unterschiedliche charakteristische Verfahren der Warmmassivumformung mittels einer Sensitivitätsanalyse veranschaulicht. Hierzu werden ausgewählte Prozesse - einerseits Modellprozesse, andererseits industrielle Praxisprozesse - unter Verwendung verschiedener Reibmodelle numerisch mittels FEM berechnet und die Berechnungsergebnisse vergleichend dargestellt. Im Anschluss wird eine innovative Reibmodellierung unter Einbeziehung relevanter Parameter hergeleitet. Zur Modellvalidierung erforderliche experimentelle Untersuchungen werden durchgeführt und ermittelte Kennwerte dargestellt. Der Einfluss des entwickelten Reibmodells spiegelt sich in einer deutlich verbesserten Vorhersage der Umformkraft sowie des Stoffflusses und der damit verbundenen Bauteilendgeometrie verschiedener Prozesstypen unter Nutzung kommerzieller FE-Programmsysteme wider.
Aktualisiert: 2019-10-17
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