Spektrum Durchführung der Schmiedeversuche Für die Durchführung der Umformversuche wurde eine Spindelpresse des Herstellers Siempelkamp GmbH & Co. KG mit einer Nennkraft von 8.000 kN und einem Stößelhub von 500 mm verwendet. Die Proben wurden induktiv erwärmt, an der Induktionsanlage wurde in Abhängigkeit der Schmiedetemperatur und des Probendurchmessers eine Taktzeit zwischen 15 und 25 Sekunden und eine Leistung von 290 bis 390 kW eingestellt. Die Werkstücke wurden mit Hilfe eines Schiebers in die Induktionsspule eingeführt und auf die gewünschte Schmiedetemperatur erwärmt, wobei die Temperaturmessung mit Hilfe eines Pyrometers erfolgte. Nach dem Erreichen der erforderlichen Temperatur wurden die Proben an die Presse weitergegeben und auf einen im Schmiedewerkzeug eingestellten Umformgrad gestaucht. Danach wurden die Proben aus dem jeweiligen thermischen Zustand auf 500 °C im Umluft-Kammerofen geregelt abgekühlt. Dieser Vorgang dient zum einen dazu, dass gezielt ein ferritisch-perlitisches Gefüge des AFP-Stahls eingestellt wird und zum anderen zu einer gleichmäßigen Verteilung dieses Gefüges im Probenvolumen. Bild 2 zeigt die im Rahmen einer Versuchsreihe bei der Hammerwerk Fridingen GmbH realisierte Prozesskette von der induktiven Erwärmung der Bauteile, über den Schmiedeprozess bis hin zur anschließenden geregelten Abkühlung. Ermittlung technologischer Eigenschaften geschmiedeter und gezielt abgekühlter Proben Nach der Durchführung der Warmumform und Abkühlversuche erfolgte die Entnahme von Sekundärproben. Bild 3 zeigt die Vor gehens weise der Probenentnahme und die Sekundärproben für Zug-, Stauch- und Kerbschlagbiegeversuchsproben, sowie Proben zum Verjüngen beziehungsweise Voll- Vorwärts-Fließpressen. Die geschmiedeten Primärproben entsprechend einzelnen Prozess varianten wurden metallographisch untersucht und mit dem Ausgangs zustand verglichen. Bild 4a stellt das Gefüge im Ausgangs zustand dar. Der Ferritanteil beträgt 22 Prozent (weiße, schuppige Bestandteile an den früheren Austenit- Korngrenzen) und ein Perlit anteil in der Höhe von 78 Prozent Perlit (Rest). Die grauen Streifen in der Mitte stellen Mangansulfi de dar. Bild 4b zeigt zum Vergleich das Gefüge einer mit einer Schmiedetemperatur von 1.000 °C auf einen Umformgrad φ = 0,8 gestauchten und innerhalb von 1,5 Stunden geregelt abgekühlten Scheibe. Dieses Gefüge weist einen sichtbar höheren Perlit-Anteil auf. Bild 5a verg leicht die an den mit un ter schiedlicher Tem pe ratur auf einen kon stanten Um formgrad φ = 1,2 gestauchten und unterschiedlich abge kühl ten Pri mär proben gemessene Härte nach Vickers. Die bei einer 56 SchmiedeJOURNAL September 2012 Bild 4: a) Ferritisch-perlitisches Gefüge im Ausgangzustand; b) Ferritisch-perlitisches Gefüge nach dem Schmieden und Abkühlen (Tschmiede = 1.000 °C; = 0,8; Abkühlroute = 1,5 Stunden). Abkühlroute 1,5 h Abkühlroute 3 h höheren Schmiede tem pe ra tur er zeug ten Primär pro ben zeigen eine signi fi kant höhere Här te. Die in Bild 5b auf ge führten Härtever läufe über dem Um form rad bei einer konstanten Schmie de tem pe ra tur und zwei unter schied lichen Ab kühl routen weisen eine höhere Vickers-Härte bei größeren Um formgra den auf. Beide Diagramme in Bild 5 deuten auf geringere Härte werte bei der längeren Ab - kühl route hin. Aufnahme von Fließkurven im Tem pe ratur bereich zwischen RT und 500 °C Im nächsten Schritt wurden zunächst die Sekundär proben beziehungs weise die Stauch - proben zur Fließ kurven ermittlung verwendet. Hierbei kam das thermo-me cha nische Prüf - Abkühlroute 1,5 h Abkühlroute 3 h system GLEEBLE 3800c des Institutes für Umform technik der Universität Stuttgart zum Einsatz. Die Stauch versuche mit dem Stahl 38MnVS6 - 1.5231wurden bei ei ner Umform geschwindig keit von 0,1 s-1 und bei Temperaturen zwischen Raum tem pe ratur (RT) und 500 °C mit dreifacher Versuchsbelegung durchgeführt. In Bild 6 sind Fließkurven für eine Parameterkombination: Schmiede temperatur von 1.000 °C, Umformgrad φ = 1,2 und eine Abkühl route von 3 Stunden dar gestellt. Das Dia gramm zeigt zusätzlich die gemessenen Proben temperatur verläufe in der Mitte der Probe während des Stauchvorgangs. Bild 7 vergleicht Fließkurven zweier Ab- 270 260 250 240 230 220 210 200 950 1.000 1.050 1.100 1.150 1.200 1.250 1.300 Härte HV Schmiedetemperatur °C 270 260 250 240 230 220 210 200 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 Härte HV Umformgrad - Bild 5: Ergebnisse der Härtemessung an geschmiedeten Primärproben a) bei einem konstanten Umformgrad = 1,2 und b) bei einer konstanten Schmiedetemperatur von 1.250 °C 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Temperatur °C Fließspannung MPa Umformgrad - 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 kf RT kf 100 °C kf 200 °C kf 300 °C kf 400 °C kf 500 °C T RT T 100 °C T 200 °C T 300 °C T 400 °C T 500 °C =0,1 s-1 Bild 6: Fließkurven des AFP-Stahls für eine Kombination der Versuchsparameter im Temperaturbereich bis 500 °C (Tschmiede = 1.000 °C; = 1,2; Abkühlroute = 3 Stunden).
2012-09-Schmiede-Journal
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