Finite-Elemente Modellierung des hydrostatischen Strangpressens von Magnesiumlegierungen

Barton, Gabriel; Kopp, Reiner (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2009)
Doktorarbeit

Kurzfassung

Magnesiumlegierungen werden heutzutage aufgrund ihrer geringen Dichte wieder vermehrt als Leichtbau-Konstruktionswerkstoffe eingesetzt. Die Verarbeitung erfolgt überwiegend mit dem Fertigungsverfahren des Druckgusses. Umformtechnisch wird der Werkstoff dagegen seltener verarbeitet, weil seine metallphysikalischen Eigenschaften einer Umformung bei Raumtemperatur entgegenstehen. Erst unter erhöhten Temperaturen hat diese Werkstoffgruppe ein nennenswertes Umformvermögen. Das hydrostatische Strangpressen ist ein Druckumformverfahren und eine Prozessvariante der Fertigungsverfahren, die unter dem Begriff Strangpressen zusammengefasst werden. Besonderes Merkmal des hydrostatischen Strangpressens ist der Einsatz eines Wirkmediums, das den umzuformenden Block umgibt und ihn durch die formgebende Matrize zwingt. Der Umformprozess ist gekennzeichnet durch einen großen hydrostatisch überlagerten Druckzustand und eine fast vollständige Reibungsfreiheit zwischen dem Block und der Matrize. Diese Eigenschaftskombination erlaubt das erfolgreiche Verpressen von schwer umformbaren Werkstoffen. Darüber hinaus können in einem Umformschritt sehr große Umformgrade erreicht werden. Die spezifische Eigenschaftskombination ist prädestiniert zur Umformung von Magnesiumwerkstoffen und der Herstellung von Profilen. Aufgrund der komplexen Anlagentechnik ist das hydrostatische Strangpressen ein selten eingesetztes Verfahren. Prinzipbedingt ist der Prozess des hydrostatischen Strangpressens geschlossen und nicht beobachtbar. Zum verbesserten Verständnis des Prozesses kann ein numerisches Simulationsmodell mit der Finite-Elemente Methode beitragen und ein Hilfsmittel bei der Auslegung des hydrostatischen Prozesses zum Verarbeiten neuer Werkstoffe und Legierungen sein. Die Finite-Elemente Methode ist ein etabliertes Verfahren zur Modellierung zahlreicher umformtechnischer Verfahren. Der Einsatz dieser Methode erlaubt es, ein tieferes Prozessverständnis zu gewinnen, allerdings ist die Modellierung des Strangpressens aufgrund der besonders großen Umformgrade immer noch eine besondere Herausforderung. In dieser Arbeit soll ein Simulationsmodell des hydrostatischen Strangpressens von Magnesiumlegierungen entwickelt und validiert werden.

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