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SchmiedeJOURNAL September 2015 002

a) b) und mehr auftreten können. Aufgrund der oben erwähnten Weiterentwicklung des Dehnraten und Temperaturbereichs ist das Modell heute in der Lage, für sehr unterschiedliche Dehnraten (0,1/s bis 100/s) realistische Fließspannungswerte zu ermitteln. Weiterhin lässt sich unter Anwendung des Modells auch für hohe Dehnungen eine sogenannte Sättigungsfließspannung vorhersagen. Ausgeschlossen werden kann somit der Fall, dass aufgrund Extrapolation bei hohen Dehnungen nur Werte bis zu einer bestimmten Dehnung genutzt beziehungsweise vorliegende Kurven ab einer bestimmten Dehnung abgeschnitten werden. Ergebnisse In Bild 1 sind die Teilergebnisse des Ein-Punkt-Modells von zwei Testfällen visualisiert. Bild 1a) zeigt einen im Labormaßstab genutzten Referenzzyklus für Industrieschmiedungen. Dargestellt ist ein Schmiedezyklus bei hoher und niedriger Temperatur für 32 SchmiedeJOURNAL September 2015 ein Volumenelement, welches in jedem Umformschritt (Setzstufe, Vorstufe, Fertigstufe) eine plastische Dehnung von j = 1,0 bei einer Dehnrate von 1/s erfährt. Bild 1b) zeigt die Ergebnisse des Ein-Punkt-Modells für Volumenelemente einer Radnabe, die in einer schnell laufenden Presse geschmiedet wurde. Die Zeit-, Temperatur- und Dehnratenverläufe sind für die einzelnen Punkte aus einer FE-Simulation exportiert worden. Für die Berechnung durch das Ein-Punkt-Modell wurden zunächst mittlere Temperaturen und Dehnraten angenommen. Für den Punkt „P3 mod“ wurde im letzten Schritt eine Abkühlung während der Umformung berücksichtigt und nicht mit einer mittleren Temperatur gerechnet. Die Randbedingungen im letzten Umformschritt führten für den Punkt „P3 mod“ zu einem Temperaturabfall von 1.120 °C auf zirka 1.050 °C. Die mittlere Dehnrate betrug dabei zirka 20/s und die Druckberührzeit lag bei zirka 0,06 s. Analog zu den Schlussfolgerungen bei anderen Testfällen (zum Beispiel Warmwalzstraßen) liegt die wesentliche Erkenntnis aus der Analyse von schnell laufenden Pressen darin, dass der stabile Modellaufbau verifiziert werden konnte. Eine der wesentlichen Zielsetzungen, die Grundlagen für ein Werkstoffmodell zu entwickeln, welches unabhängig von dem betrachteten Prozess in der Lage ist, das Materialverhalten physikalisch konsistent vorherzusagen, konnte somit erreicht werden. Im nächsten Schritt wurden die Modelle in das komme rziell verfügbare FE-Softwareprogramm „eesy-2-form“ der CPM GmbH implementiert und getestet. Die Ergebnisse zeigen realitätsnahe Werte für die berechneten Austenitkorngrößen, die Fließspannung sowie die Rekristallisationskinetik für mehrstufige Warmschmiedeprozesse. Nachfolgend einige Auszüge aus Ergebnissen, welche im Zuge von Entwicklung und Validierung der Modelle anhand von Praxisbeispielen erzeugt wurden. Fachbeiträge Bild 1: a) Durch das Ein-Punkt-Modell vorhergesagte ehemalige Austenitkorngröße für einen Zyklus bei niedriger und hoher Ausgangstemperatur; b) ehemalige Austenitkorngrößenentwicklung bei einer schnell laufenden Presse. a) b) Bild 2: Für die Setzstufe einer Nabe nach der Umformung in eesy-2-form berechnete lokale a) Temperatur-, b) Korngrößen-, c) Fließspannungs- und d) ehemalige Austenitkorngrößenverteilung nach einer Transportzeit von 2,5 s.


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