TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
AUTOREN
Tim Komischke, MSc. ETH
war zum Zeitpunkt
der Studie
wissenschaftlicher
Mitarbeiter
des Institute
of Virtual
Manufacturing
(IVP)
an der Eidgenössischen
Technischen
Hochschule
(ETH) Zürich
Prof. Dr. Pavel Hora
ist Institutsvorsteher
des Institute
of Virtual
Manufacturing
(IVP)
an der Eidgenössischen
Technischen
Hochschule
(ETH) Zürich
Dipl.-Ing. Harald Hermanns
ist wissenschaftlicher
Mitarbeiter
im Labor
für Massivumformung
(LFM)
der Fachhochschule
Südwestfalen
in Iserlohn
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing.
Michael Marré
leitet
das Labor
für Massivumformung
(LFM)
der Fachhochschule
Südwestfalen
in Iserlohn
Dr.-Ing. Koos van Putten
ist Gruppenleiter
Umformsimulation
bei der SMS group GmbH in Mönchengladbach
Dominik Wick, M.Sc.
ist Leiter
der Abteilung
Entwicklung
Kaltmassivumformung
bei der EJOT GmbH & Co. KG in Bad Berleburg
Umformprozesse
werden
üblicherweise
vor dem Try-Out an
der Presse
mit Hilfe
von FE-Simulationen
auf ihre
Machbarkeit
untersucht.
Dies kann unter
anderem
Nacharbeitskosten
und
Zeit bei der Inbetriebnahme
an der Presse
einsparen.
Weiterhin
als schwierig
erweist
sich jedoch
die FE-softwaregestützte
Versagensvoraussage
in der Massivumformung.
Unter
den
vielzähligen
Versagenskriterien
hat sich bisher
keines
als allgemeingültig
für alle
Umformprozesse
herausgestellt.
Zudem
fehlen
standardisierte
Versuche,
welche
das sehr große
Feld an
möglichen
Belastungszuständen
hinreichend
genau
abdecken
würden.
Die Studie
untersuchte
im warmen
Zustand
den Werkstoff
16MnCrS5 (1.7139), im kalten
Zustand
20MnB4 (1.5525).
VORGEHEN
Wie Bild 1 illustriert,
untersuchte
die Forschungsgruppe
beide
Materialien
zunächst
experimentell.
Dabei
analysierte
sie
sowohl
das Fließverhalten
als auch das experimentelle
Bruchverhalten.
Um die Befunde
in Erkenntnisse
zum Spannungs
und Dehnungszustand
zu überführen,
wurden
die Experimente
anschließend
anhand
von FE-Software
simuliert.
So ließen
sich die Zustände
bestimmen,
unter
denen
der Bruch für die
Materialien
eingetreten
ist. Diese
Spannungs
und Dehnungswerte
verwendeten
die Experten,
um die Parameter
verschiedener
Versagensmodelle
für beide
Materialien
zu ermitteln
und diese
als Subroutinen
in eine
für FE-Software
gebräuchliche
Formulierung
zu überführen.
Um den Beginn
der Kernrissbildung
zu bestimmen,
wurden
im nächsten
Schritt Querwalz
Validierungsexperimente
durchgeführt
und die erzeugten
Werkstücke
auf Kernrisse
untersucht.
Abschließend
ließ sich eine
FE-Simulation
dieser
Querwalzprozesse
unter
Verwendung
der zuvor
erstellten
Subroutine
erstellen.
Anhand
dieser
Subroutine
wurde
vorausgesagt,
wann der Riss im Kern rechnerisch
eintreten
sollte,
in Abhängigkeit
der verschiedenen
Versagenskriterien.
Ein Vergleich
des experimentell
beobachteten
Rissbeginns
mit dem rechBild
1: Vorgehen
zur
Parameteridentifikation
der Versagenskriterien,
Implementation
in FESoftware
und anschließender
Validierung
der
Anwendbarkeit
auf
Querwalzprozesse
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2019 67