Fachbeiträge Danksagung Die Autoren danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) für die Förderung der vorgestellten Arbeiten über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) innerhalb des Forschungsprojekts „Energieeffizientes Warmvollvorwärtsfließpressen“. Außerdem danken sie der Schondelmaier GmbH Presswerk für die herausragende Unterstützung, die zu den hier vorgestellten Ergebnissen führte. SchmiedeJOURNAL September 2013 49 stufen für die Elektrodenoberfläche, kann hier ein nichtlinearer Einfluss der gemittelten Rautiefe auf die Aufheizzeit beobachtet werden. Erhöhte Aufheizzeiten ergeben sich bei niedrigen Rautiefen, wobei die Haupteffektkurven für Cu-CrZr1 und HS 6-5-1 entgegensetzt gekrümmt sind. Mit steigender Anpresskraft steigt bei Verwendung der CuCrZr1-Elektroden die Aufheizzeit. Für HS 6-5-2-Elektroden bleibt sie im beobachteten Temperaturintervall näherungsweise konstant. Durch den Einsatz von Schmierstoff sank bei beiden Elektrodenwerkstoffen die Aufheizzeit, wobei dieser Effekt bei HS 6-5-2 stärker war. Teilweise zeigen die Ergebnisse hinsichtlich der Einflüsse auf die Aufheizzeit nicht zu erwartende Trends, beispielsweise dass mit rauerer Werkstückoberfläche und geringerer Anpresskraft die Aufheizzeiten sinken. Zurückzuführen ist dies darauf, dass die Temperatur an der Messstelle (Bild 2) aus zwei Erwärmungsmechanismen resultiert: Zum einen kommt es im stromdurchflossenen Werkstück in unmittelbarer Nähe der Messstelle zu einer Jouleschen Erwärmung. Zum anderen entsteht im Stempel-Werkstück Kontakt in Abhängigkeit des dortigen elektrischen Widerstands Joulesche Wärme, die über Wärmeleitung zur Messstelle transportiert wird. Die jeweiligen Anteile dieser beiden Mechanismen an der Gesamterwärmung werden in Zukunft mithilfe der FEM ermittelt. Auf diese Weise kann abgeschätzt werden, inwieweit neben der Jouleschen Erwärmung die Wärmeleitung beim hybriden Warm-VVFP ausgenutzt werden kann. Neben der Analyse von Einflüssen auf die Aufheizzeit wurden Standardabweichungen der zwei Wiederholungen aus den Versuchsplänen berechnet. Tabelle 2 gibt einen Überblick einhergehender 25 %-, 50 %- und 75 %-Quantile. Es wird deutlich, dass die Aufheizzeiten bei Verwendung der Elektroden aus HS 6-5-2 einer geringeren Streuung unterlagen. Ein Blick auf die Größenordnung der Aufheizzeiten macht deutlich, dass Anstrengungen unternommen werden müssen, um Zeiten von wenigen Sekunden und somit VVFP-typische Prozesszeiten zu erreichen. Neben einer Anpassung des stempel- beziehungsweise elektrodenseitig verwendeten Werkstoffs kann hierbei die überlagerte Umformung selbst helfen. Durch die Überlagerung erfolgt eine zusätzliche lokale Erwärmung in risskritischen Bereichen 6, 7, weshalb die erforderlichen Temperaturen zur Rissvermeidung in deutlich kürzerer Zeit erreicht werden. Zusammenfassung In diesem Fachbeitrag wurde ein neuartiger hybrider Wa r m - V V F P - Prozess vorgestellt, bei dem das Werkstück während des Fließpressens mittels EWE auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der Chevron-Risse vermieden werden. Zur Realisierung der Stromeinleitung können stempelseitig zwei Werkzeugkonzepte verfolgt werden, die den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe erfordern: Zum einen können Elektroden in den Stempel integriert werden, die aus Werkstoffen mit guten elektrischen Kennwerten gefertigt werden. Zum anderen ist es möglich, den Strom direkt durch den Stempel fließen zu lassen, ihn also direkt als Elektrode einzusetzen. Der Einfluss der Werkstoffwahl auf die Aufheizzeit bei der EWE wurde experimentell auf Basis vollfaktorieller Versuchspläne untersucht. Variiert wurden die werkstück und elektrodenseitigen Oberflächenrauheit, die Elektrodenanpresskraft sowie der Schmierstoffeinsatz. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wärmeleitung aus dem Elektroden- Werkstück Kontakt in das Werkstück einen erheblichen Einfluss auf die dortige Erwärmung hat. Inwieweit diese Wärmeleitung im hybriden Warm-VVFP-Prozess zur zusätzlichen Werkstückerwärmung genutzt werden kann, wird Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sein. Ebenso muss sich die Forschung auf Werkzeug und Werkstoffkonzepte fokussieren, mit denen die Aufheizzeit auf Bereiche reduziert werden kann, die vergleichbar sind mit typischen industriellen VVFP-Prozesszeiten. n Literatur 1 Aravas, N. 1986. The analysis of void growth that leads to central bursts during extrusion. Journal of the Mechanics and Physics of Solids 34, 1, pp. 55-79. 2 Avitzur, B. 1968. Analysis of Centre Bursting Defects in Extrusion and Wire Drawing. Journal of Engineering for Industry. 3 McAllen, P. and Phelan, P. 2005. 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Michael Terhorst, M. Sc. Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Daniel Trauth Prof. Dr.-Ing. Fritz Klocke Tabelle 2: Quantile der Streuungsverteilung.
2013-09-Schmiede-Journal
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