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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