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Entwicklung einer mikrostrukturgerechten Schmiedetechnologie für Kurbelwellen

Status abgeschlossen
Ziele

1) Modellierung der Korngrößenentwicklung

 


An einem Plastometer sollen Umformversuche für verschiedene Temperaturen, Formänderungsgeschwindigkeiten und Formänderungsgrade durchgeführt werden. Durch gezieltes Abschrecken sollen die erzeugten Mikrostrukturen eingefroren und mittels metallographischer Methoden analysiert werden. Aus Fließkurven und Korngrößenentwicklung sollen Rekristallisationsmodelle angepasst und parametrisiert werden, um diese in der numerischen Prozesssimulation zur Vorhersage der Korngrößenentwicklung zu nutzen.

 



2) Modellierung der deformationsabhängigen Umwandlungskinetik


Basierend auf Ansätzen nach Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorow bzw. Koistinen und Marburger soll die Umwandlungskinetik deformationsabhängig modelliert werden, wobei auf Vorarbeiten aus dem SFB 489 aufgebaut werden kann. Die Modellierung solle auf Basis von Zeit-Temperatur-Umwandlungs-(ZTU)Schaubildern erfolgen, welche für die verschiedenen untersuchten Materialien und für verschiedene Umformgrade zu erstellen sind. Die Implementierung der Materialmodelle soll mittels

benutzerdefinierter Makros in der FE-Software ANSYS erfolgen.

3) Spraykühleinrichtung für Modellhalbzeuge und Abkühlversuche


Es soll eine Abschreckeinrichtung zur gesteuerten Bauteilabkühlung mittels Spraykühlung entwickelt werden. Durch die Steuerbarkeit der Sprayeigenschaften (über die Einlassdrücke von Luft- und Wasser) lassen sich lokal definierte Wärmeübergänge und damit Abkühlgeschwindigkeiten im Bauteil einstellen. Die zu behandelnden Modellhalbzeuge sollen im Maßstab 1:5 zum realen Kurbelwellenhalbzeug gefertigt werden und haben damit Lagerdurchmesser von ca. 100 mm



4) Validierung und Prozessoptimierung

 


Generelll gilt es, die Übertragbarkeit der Simulation sowie die Skalierbarkeit der Spraykühlung auf große Massivbauteile zu verifizieren.Die gesamte Prozesskette soll mittels der Simulation hinsichtlich folgender Ziele ausgelegt werden: Randhärte Lagersitz: ca. 40 HRC, Kernhärte: ca.30 HRC, Gefüge mit möglichst homogenen und feinen Körnern.


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