Untersuchungen zur konduktiven Erwärmung für Warmzugversuche an Blechen

• Investigation on conductive heating for hot tensile tests on sheet metal

Gerhardt, Kai; Hirt, Gerhard (Thesis advisor); Bleck, Wolfgang (Thesis advisor)

Aachen : Shaker (2015, 2016)
Buch, Doktorarbeit

In: Umformtechnische Schriften 175

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Kurzfassung

Bei der Umsetzung innovativer Leichtbaukonzepte im Kraftfahrzeugbau rückte in den letzten Jahren die Formgebung von Stahlwerkstoffen in den Fokus der Ingenieure, die nach erfolgter Umformung höchste Festigkeiten aufweisen. Die Forderungen, Blechformteile mit komplexer Geometrie und höchster Festigkeit, gepaart mit einem möglichst geringen Bauteilgewicht herzustellen, können durch die Anwendung eines innovativen Verfahrens, genannt Presshärten, erfüllt werden. Höchstfeste Vergütungsstähle, wie bspw. der 22MnB5, eignen sich zur Anwendung in diesem Verfahren und auch für die spätere Nutzung in Automobilen. Eine Prozesssimulation zur effizienten Optimierung der Formgebungsprozesse benötigt exakte Materialdaten im Temperaturbereich der Formgebung. Die Möglichkeiten zur Ermittlung dieser Materialdaten sind sehr begrenzt und entsprechende Versuchseinrichtungen sind nur mit hohem Kostenaufwand zu beschaffen. Ziel ist es zu prüfen, inwiefern es möglich ist, mit geringem finanziellem Aufwand durch eine Erweiterung einer mechanischen Universalprüfmaschine, Warmzugversuche unter den Prozessbedingungen des Presshärtens durchzuführen. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst systematisch elementare Kenntnisse über die Warmumformung von Blechen und die Ermittlung von Fließkurven an Blechzuschnitten erarbeitet. Zur Erweiterung der Universalprüfmaschine wird eine Erwärmungseinheit ausgelegt. Die Messung der Formänderung und der Proben-Temperatur im Zugversuch erfolgt mit vorhandenen Messsystemen. Durch die Verwendung einer Thermokamera wird die großflächige Messung auf der Probenoberfläche und damit die Analyse der Temperaturverteilung möglich. Mit den gewonnenen Erkenntnissen werden für den konduktiv erwärmten Zugversuch geeignete Probengeometrien identifiziert. Auf diese Probengeometrien werden elementare Auswertemethoden zur Fließkurvenbestimmung angewendet. Mit dieser Arbeit wird gezeigt, dass die kostengünstige Erweiterung einer Universalprüfmaschine zur Durchführung von Zugversuchen unter den Prozessbedingungen des Presshärtens möglich ist. Abschließend wurden die Voraussetzungen für einen Einsatz der FEM zur inversen Simulation des Warmzugversuchs mit konduktiver Erwärmung geprüft. Das erstellte Simulationsmodell bildet die Probenerwärmung und den anschließenden Zugversuch gut ab, wodurch die grundlegenden Voraussetzungen für eine Nutzung der FEM zur inversen Simulation hierfür nun gegeben sind.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für Bildsame Formgebung [523410]
• Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik [520000]
• Lehrstuhl für Werkstofftechnik der Metalle und Institut für Eisenhüttenkunde [522110]