Spektrum Fe2O3 (Hämatit) Fe3O4 (Magnetit) FeO (Wüstit) A 232,257·103 113,543·109 1,5248·106 m1 -0,00504732 -0,020166 -0,00835641 m2 1,16214 0,46793 0,894583 m3 0 0 0 m4 776,578·10-6 74,227·10-6 1.718,16·10-6 m5 34,7538·10-3 21,6232·10-3 1,95354·10-3 m6 0 0 0 m7 -333,739 -198,464 -6,83988 m8 -585,729·10-6 -6,69757·10-6 136,334·10-6 Tabelle 1: Materialparameter für Fließkurvenberechnung gemäß Ansatz 8. Fe2O3 Fe3O4 Fe0 Spannungsintensitätsfaktor Modus I MPa*√m 1,2 1,6 2,2 SchmiedeJOURNAL März 2013 59 hohen Temperaturen nicht standardisiert und eine homogene Temperaturverteilung in der Probe kann nicht sichergestellt werden. Je nach Material ergaben sich unterschiedliche Prüfkräfte, mit denen unter Zuhilfenahme der DIN EN ISO 15732 die Möglichkeit besteht, bei Berücksichtigung der Probengeometrie und der Bruchflächen, die kritischen Spannungsintensitätsfaktoren Modus I für die Zunderbestandteile zu berechnen (Tabelle 2). Beim Vergleich der berechneten Spannungsintensitätsfaktoren ist festzustellen, dass sich die KIC-Werte nicht stark voneinander unterschieden. Das Eisenoxid mit dem geringsten Sauerstoffgehalt besitzt den höchsten Spannungsintensitätsfaktor. Das spiegelt sich bereits auch in der Fließkurve mit dem größten Umformgrad wider. Zusammenfassung Mit der vorgestellten Bestimmungsmethode wird eine Möglichkeit aufgezeigt, mit der die experimentelle Simulation für die im Zunder zu findenden Eisenoxide realisiert werden kann. Durch die detaillierte Charakterisierung des mehrschichtigen Zunders unter Einbeziehung der umformtechnischen Kennwerte kann eine genauere Vorhersage über das Zunderverhalten bei verschiedenen Warmumformverfahren der umzuformenden Stahllegierung getroffen werden. Die ermittelten Materialkennwerte können als Eingabewerte in bestehende numerische Umformsimulationen oder in komplexere mathematische Modellansätze für Warmumformverfahren implementiert werden und beschreiben derartig einen weiteren Baustein in Richtung einer vollständigen Simulation der Warmumformprozesse. Ein weiterer, noch nicht erfasster Sachverhalt betrifft die Einbeziehung von Zwischenschichten oder Ausscheidungen, die sich infolge des Legierungskonzepts des Stahls herausbilden können. Gegenwärtig wurde die vorgestellte Methodik für weitestgehend unlegierte Stahlgüten validiert. Zur Nutzung von Zwischenschichten oder Ausscheidungen (zum Beispiel FeCr2O4, Fe3C, Al2O3 et cetera) sind sowohl deren Bildungskinetiken als auch die erforderlichen mechanischen Eigenschaften vonnöten. n Dr.-Ing. Marcel Graf Prof. Dr.-Ing. Rudolf Kawalla Tabelle 2: Berechnete mittlere Spannungsintensitätsfaktoren. Bilder: Autoren Literatur 1 Industrieverband Massivumformung e. V.; Kennzahlen – Produktion, 2013. 2 Hidaka, Y.; Anraku, T.; Otsuka, N.: Deformation of Iron Oxides upon Tensile Test at 600 – 1250 °C; Oxidation of Metals, Vol. 59, Nos. 1/2, 2003, pp. 97 – 113. 3 Kawalla, R., Steinert, F.: Untersuchung des Einflusses von Prozessparametern in der Fertigstrasse auf die Tertiärzunderausbildung; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Wiley-VCH Verlag, Volume 38 Issue 1, 2007, pp. 36 – 42. 4 Krzyzanowski, M.; Beynon, J. H.; Farrugia, D.C.J.: Oxide Scale Behavior in High Temperature Metal Processing; Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2010. 5 Schütze, Michael: Protective Oxide Scales and Their Breakdown; John Wiley & Sons, Chichester, 1997, ISBN: 0-471- 95904-9. 6 Schwerdtfeger, K.; Zhou, S.: A Contribution to scale growth during hot rolling of steel, Steel Research International 2003, vol. 74 (9), pp. 538 – 548. 7 Graf, M.; Kawalla, R.: Deformation Behaviour and Mechanical Properties of Oxide Scales during Hot Metal Forming Processes; steel research international – Special Edition 10th ICTP 2011, Wiely- VCH Verlag, Weinheim, 2011, pp. 78 – 81; ISBN: 978-3-514-00784-0. 8 Filatov, Dmitri: Zunder beim Warmwalzen von Stahl: Bildung, Verhalten im Walzspalt und Beizbarkeit; Dissertation, Umformtechnische Schriften Band 131, Shaker Verlag, Aachen, 2006; ISBN 978-3- 8322-5482-7.
2013-03-Schmiede-Journal
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