Fachbeiträge SchmiedeJOURNAL September 2013 37 Tabelle 1: Zusammenfassung der untersuchten Bedingungen bei den Stählen. Kombination mit verschiedenen Aufheizraten auf die Umformtemperaturen von 850, 1.050 beziehungsweise 1.250 °C erwärmt. Bei allen Wärmebedingungen und -temperaturen wurden die Stauchversuche ohne Haltezeit auf Umformtemperatur mit einer konstanten Umformgeschwindigkeit von φ̇ = 10 s-1 durchgeführt. Für die konvektive Erwärmungsmethode mit langsamer Aufwärmung von 1 K/s erfolgten zusätzlich Versuche mit Umformgeschwindigkeiten von 1 und 30 s-1. Alle Bedingungen für die Stahlproben sind in Tabelle 1 und für die Untersuchungen mit der Aluminiumlegierung in Tabelle 2 zusammengefasst. Dabei wurden beim Aluminium die Umformtemperaturen von 400, 430 und 530 °C und Aufheizraten von 17, 0,3 und 0,074 K/s geprüft. Sowohl beim Stahl als auch beim Aluminium wurden für jede Parameterkombination zwei Versuche durchgeführt. Aus den Spannungs-Dehnungsdiagrammen wurden temperatur- und reibungskorrigierte Fließkurven ermittelt. Einfluss der Wärmbedingungen auf die Warmfließkurven Stahl Die bei einer Umformtemperatur von 850 °C ermittelten Warmfließkurven sind in Bild 1 bis 4 dargestellt. Alle dargestellten Kurven gelten unabhängig von der Wärmbedingung für die Umformgeschwindigkeit von φ̇ = 10 s-1. Bei einer Umformtemperatur von 850 °C sind unabhängig von der Stahlsorte deutliche Unterschiede in den Niveaus der einzelnen Fließspannungen aufgetreten. Dabei weisen die Fließspannungen jener Proben, die mit der größten Aufheizgeschwindigkeit auf Umformtemperatur erwärmt worden sind, die höchsten Werte auf. Außerdem führen hohe Aufheizgeschwindigkeiten (20 und 41 K/s) bis zum Erreichen des Fließspannungs-Maximums zu einem ungleichmäßigen Fließspannungsanstieg. Dieser Effekt ist weitgehend unabhängig von der Stahlsorte, was durch den Gefügezustand verursacht sein kann. Die Unterschiede im Fließspannungsniveau von Proben, die unterschiedlich schnell aufgewärmt wurden, nehmen mit steigender Umformtemperatur ab, sodass diese bei 1.250 °C bereits einen marginalen Unterschied zwischen den einzelnen Erwärmungsarten und -geschwindigkeiten aufweisen. Vergleicht man Warmfließkurven, die mit derselben Aufheizgeschwindigkeit von 1 K/s, aber mit unterschiedlichen Erwärmungsarten auf 850 °C erwärmt wurden, so kann festgestellt werden, dass diese in einem versuchsbedingten Streubereich liegen und keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Kurven zu erkennen sind. Dies konnte auch bei Umformtemperaturen von 1.050 und 1.250 °C bestätigt werden. Die festgestellten Phänomene lassen sich mit dem Austenitzustand hinsichtlich seiner Homogenität und Korngröße erklären. In Bild 5 ist ein ZTA-Diagramm für einen Stahl beispielhaft gezeigt. In dem Diagramm sind Umformtemperaturen und Erwärmungszeiten gegenübergestellt. Es wird deutlich, dass unabhängig von der Umformtemperatur die Proben mit steigender Aufheizgeschwindigkeit nach Abschluss der Erwärmung eine feinere Austenitkorngröße aufweisen. Zudem führt die schnelle Erwärmung mit 20 beziehungsweise 41 K/s zu einer inhomogenen Austenitstruktur nach dem Erwärmen auf 850 °C. Höhere Zieltemperaturen reduzieren die Temperatur °C Aufheiz geschwindigkeit K/s Umformgeschwindigkeit 1/s Konvektiv (Kammerofen) 850, 1.050, 1.250 1* 1, 10, 30 Konduktiv (HDS-V40 DSI) 850, 1.050, 1.250 1, 20, 41 10 Induktiv (MDS 0830 Bähr) 850, 1.050, 1.250 1, 20, 41 10 *entspricht: zirka 20 Minuten Aufheizzeit von Raumtemperatur auf 1.250 °C Temperatur °C Aufheiz geschwindigkeit K/s Umformgeschwindigkeit 1/s Konvektiv (Kammerofen) 400, 460, 530 0.3*, 0.074** 1, 10 Induktiv (MDS 0830 Bähr) 400, 460, 530 0.3, 17 10 *entspricht: 30 Minuten Aufheizzeit von Raumtemperatur auf 530 °C **entspricht: 120 Minuten Aufheizzeit von Raumtemperatur auf 530 °C Tabelle 2: Zusammenfassung der untersuchten Bedingungen bei der Aluminiumlegierung. Aufheizgeschwindigkeit in K/s: 1 Umformgrad Fließspannung in MPa Bild 1: Vergleich der Fließkurven bei einer Temperatur von 850 °C nach konduktivem und konvektivem Erwärmen von St 1 (Umformgeschwindigkeit 10 s-1). 2 Umformgrad Fließspannung in MPa Aufheizgeschwindigkeit in K/s: Bild 2: Vergleich der Fließkurven bei einer Temperatur von 850 °C nach konduktivem und konvektivem Erwärmen von St 2 (Umformgeschwindigkeit 10 s-1).
2013-09-Schmiede-Journal
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