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Vorhersage des Verschleißes und der Rissbildung mit Hilfe der FEM bei Gesenkschmiedewerkzeugen

Status abgeschlossen
Ziele


1. Modellierung der Verschleiß- und Rissbildungsprozesse

Für die Beschreibung des Verschleißes und der Rissbildung innerhalb der
FE-Simulation ist zunächst die Ermittlung geeigneter theoretischer
Berechnungsmodelle erforderlich. Basierend auf bestehenden analytischen
Formulierungen für die Verschleiß- und Rissbildungsvorhersage bei
Gesenkschmiedewerkzeugen erfolgt die Auswahl und Erweiterung der vorhandenen
Lösungsansätze insbesondere im Hinblick auf die programmtechnische
Implementierung in das FEM-Softwaresystem Forge3 (Transvalor).

3. Charakterisierung von Einflussgrößen auf den Werkzeugverschleiß und die Rissbildung

Die Aufnahme werkstoffspezifischer Kennzahlen für den Verschleiß erfordert die
Konstruktion und den Bau eines Prüfstandes, der eine Kennwertaufnahme unter in
Schmiedeprozessen herrschenden Bedingungen zulässt.
Für das Rissentstehungsmodell sind im Rahmen von Dauerschwingversuchen
Wöhlerdiagramme für relevante Werkzeugwerkstoffe aufzunehmen, aus denen die
Kennwerte für die MANSON-COFFIN-Gleichung ermittel werden können
(vgl.Pkt.1."Modellierung der Verschleiß- un dRissbildungsprozesse").

2. Implementieren des Verschleißes und der Rissbildung mit Hilfe von Unterprogrammen in die FEM

Die ermittelten Beanspruchungsmodelle für den Verschleiß und die Rissbildung
werden mit Hilfe von Unterprogrammen in das verwendete FE-Simulationsprogramm
implementiert. Innerhalb dieses Forschungsvorhabens erfolgt die Einbindung der
Algorithmen exemplarisch für das FEM-Programm Forge3, da dieses System eine
entsprechende Verbreitung in Unternehmen der Schmiedeindustrie aufweist.
Die Kalibrierung des Simulationskonzepts erfolgt anhand von bestehenden Daten,
die am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen bei
Verschleißuntersuchungen an Modellwerkzeugen ermittelt wurden (AiF 12087 B,
AiF11701 N). Darüber hinaus ist die Verifikation und Optimierung der
Simulationsmodelle durch Vergleich verschlissener Praxiswerkzeuge mit
Berechnungsergebnissen geplant.


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