Eigenspannungen beim Voll-Vorwärts-Fließpressen – Entstehung, Einstellung und Stabilität
Abstract
Kaltmassivumformverfahren wie das Voll-Vorwärts-Fließpressen werden als ressourcen- und energieeffiziente Fertigungsmethode für metallische Bauteile eingesetzt. Inhomogene plastische Dehnungsverteilungen, die dabei typischerweise auftreten, führen jedoch zum Verbleiben von Eigenspannungen im Werkstoff, welche zu unerwünschten Effekten führen und das Ermüdungsverhalten maßgeblich beeinflussen können. Das in dieser Arbeit verfolgte Ziel ist die Erarbeitung einer Methode zur eigenspannungssensitiven Prozessauslegung. Anhand eines Referenzprozesses wurde die Eigenspannungsentstehung beim Voll-Vorwärts-Fließpressen des rostfreien Stahls X6Cr17 numerisch und experimentell untersucht. Darauf aufbauend wurden Steuer- und Störgrößen zur Eigenspannungseinstellung qualifiziert und deren Auswirkungen quantifiziert. Unter zyklisch-mechanischer Bauteilbelastung wurden verschiedene Relaxationsmuster identifiziert. Hinsichtlich der thermischen Belastung wurde ein Prozessfenster erarbeitet, innerhalb dessen stabile Eigenspannungen vorliegen. Darauf aufbauend wurde ein modellbasierter Zusammenhang zwischen der Temperatur, der Belastungsdauer und der Eigenspannungsstabilität abgeleitet. Es konnte gezeigt werden, dass eine Beeinflussung der Betriebsfestigkeit fließgepresster Bauteile durch die Eigenspannungssteuerung bei der Umformung möglich ist. Durch eine Anpassung des Matrizendesigns konnten kostengünstig oberflächennahe Zugeigenspannungen reduziert und die Langzeitfestigkeit erhöht werden.
Keywords
Fließpressen; Produktionstechnik; Eigenspannungen; Maschinenbau; Kaltmassivumformung; IngenieurwissenschaftenDOI
10.25593/978-3-96147-750-0ISBN
9783961477500, 9783961477500, 9783961477494Publisher
FAU University PressPublisher website
https://www.university-press.fau.de/Publication date and place
Erlangen, 2024Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau, 444Classification
Production and industrial engineering
Mechanical engineering


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