Beschreibung
P 947 – Entwicklung eines gasbasierten Tiefungsversuchs zur Bestimmung von Fließkurven für die Warmblechumformung
Der vorliegende Bericht beschreibt die Forschungsergebnisse des von der AIF geförderten IGF-Vorhabens (17586 N) unter dem Titel:
Entwicklung eines gasbasierten Tiefungsversuchs zur Bestimmung von Fließkurven für die Warmblechumformung Das übergeordnete Forschungsziel des Vorhabens war eine Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit von Umformsimulationen im Bereich der Warmblechumformung durch eine verbesserte Werkstoffcharakterisierung. Der hierzu verfolgte Ansatz ist eine Weiterentwicklung des bekannten hydraulischen Tiefungsversuchs hin zu Umformtemperaturen von über 900 °C. Der aufgrund der hohen Temperaturen erforderliche Wechsel von Flüssigkeiten zu Gas als Wirkmedium führte zu Herausforderungen aus den Bereichen der Hochdruckpneumatik, Regelungstechnik und Sicherheitstechnik. Auch die Erwärmung und Messtechnik für Temperatur und Formänderung erforderten neue Lösungen. Da sich in der Literatur bisher keine Arbeiten finden ließen, welche von einem Tiefungsversuch bei den angestrebten Umformgeschwindigkeiten von bis zu 1 s-1 und Umformtemperaturen bis 950 °C berichten, wurden die Versuchsauslegung und auch die Grenzen der Versuchsauswertung zu Beginn des Projektes durch umfassende numerische Untersuchungen sowohl der Erwärmung als auch der Umformung und des pneumatischen Systems abgesichert. In Prinzipversuchen wurden darüber hinaus Lösungen für die optische Messung der Dehnungsverteilung und der Temperaturen am sich verformenden heißen Blech erarbeitet.
Das Ergebnis dieser simulationsbasierten interdisziplinären Zusammenarbeit ist eine Versuchseinrichtung, welche es ermöglicht Bleche bei Temperaturen von über 900 °C kontrolliert umzuformen und die Spannungen und Dehnungen im Zentrum der Aufwölbung zu berechnen. Die so berechneten Spannungs-Dehnungskurven beschreiben dabei das Werkstoffverhalten am Beispiel des presshärtbaren Stahls 22MnB5 bis zu Dehnungen von 450 %, was etwa dem Siebenfachen der bisher üblichen Verfahren, wie dem Warmzugversuch oder dem Stauchversuch, entspricht. Erste Untersuchungen dieser Kurven ergaben, dass diese eine hohe Reproduzierbarkeit und Präzision besitzen.
Jedoch nimmt die Dehnrate ab einer Dehnung von ca. 80 % aufgrund der Abnahme der Strukturfestigkeit und der Kompressibilität des Gases deutlich zu. Zur Überwindung dieser Instabilität müsste eine Einrichtung zum schnellen aktiven Ablassen des Umformdruckes integriert werden. Auch die Temperaturmessung und dementsprechend die Temperaturführung ist mit dem verwendeten Messsystem noch nicht völlig zufriedenstellend. Dies müsste durch Verwendung eines Thermografiesystems mit höherer Auflösung überwunden werden können. Entsprechend der Ergebnisse ist das Potential der entwickelten Versuchseinrichtung als hoch zu bewerten.
Veröffentlichung:
2015
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Hirt, Prof. Dr.-Ing. H. Murrenhoff
