Entwicklung einer Methodik zur Bewertung der Ermüdungslebensdauer von hoch belasteten Warmumformwerkzeugen auf Basis fortschrittlicher Werkstoffmodelle

Durch das in diesem Projekt gewonnene vertiefte Verständnis zum Verformungs- und Schädigungsverhalten vom untersuchten Werkzeugstahl und den darauf basierten Modellen zur Lebensdauervorhersage wird ein wichtiger Beitrag zur rechnerischen Auslegung von Warmumformwerkzeugen geleistet. Auf Basis des zu entwickelnden Berechnungskonzepts können bereits in der Auslegungsphase konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, um rechnergestützt die Werkzeugstandmenge von Schmiedegesenken zu erhöhen, da eine frühzeitige Erkennung von Fehlerquellen ermöglicht wird. Ein weiterer damit einhergehender Vorteil ist, dass die Serienreife für ein Schmiedeprodukt schneller erreicht werden kann, da kostenintensive und zeitaufwändige Erprobungszyklen vermieden werden können.

Die Teilziele im ersten Projektzeitraum wurden erreicht und es liegt eine Datenbasis für den betrachteten Warmarbeitsstahl X38CrMoV5-3 mit einer Vergütungshärte von 54 HRC im Anfangszustand für das zyklische plastische Werkstoffverhalten bei unterschiedlichen Auslagerungszuständen wie auch die entsprechenden Wechselplastizitätsmodelle und deren numerische Implementierung vor. Die Ziele für den Fortsetzungszeitraum sind daher:

- Erweiterung der Werkstoffdatenbasis für den betrachteten Warmarbeitsstahl X38CrMoV5-3 mit einer Vergütungshärte von 54 HRC mit Ermüdungsversuchen,

- Entwicklung des mechanismenbasierten Modells für die Ermüdungslebensdauerbewertung,

- Bestimmung der Werkstoffkennwerte des Lebensdauermodells auf Basis der vorliegenden Werkstoffdaten,

- Implementierung des Lebensdauermodells für die FEM und Erweiterung der entkoppelten Werkzeuganalyse um die transiente Temperaturevolution im Schmiedewerkzeug,

- Validierung des entwickelten Konzepts zur Lebensdauerbewertung anhand anwendungsnaher Umformprozesse.