Experimentelle Ermittlung des Schädigungsverhaltens

In der Prozessauslegungsphase ist die Kenntnis über Umformgrenzen und Schädigungsentwicklungen im Material von großer Bedeutung. Am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen bestehen unterschiedliche Möglichkeiten zur numerischen Vorhersage von Schädigungsentwicklungen im Umformprozess.

Die Durchführung von mechanischen und thermomechanischen Versuchen zur Aufnahme, Auswertung und Erstellung von Grenzformänderungsdiagrammen (FLC-Kurven) für isotherme Umformtemperaturen ist möglich. Die Versuchsdurchführung und –auswertung erfolgt gemäß DIN EN ISO 12004-2:2009-02. Dabei können Stempelgeometrien nach Nakajima und Marciniak eingesetzt werden. Außer konventioneller Grenzformänderungsdiagramme ist die Parametrisierung spannungsbasierte Schädigungsmodelle anhand bestimmter Versuche möglich. Hierfür können bspw. Butterfly-Versuche mit einer eigens am IFUM entwickelten Probengeometrie durchgeführt werden, wobei dank einer variablen Versuchsvorrichtung Spannungsbereiche von Scherung bis uniaxialem Zug erfasst werden können. Maßgebliche Grundlage für die erfolgreiche Versuchsdurführung ist die Kombination von Materialprüfung und optischer Dehnungsmessung mit dem System Aramis der Fa. GOM GmbH.

Übersicht Leistungsangebot Materialcharakterisierung

 

 

Veröffentlichung

Die Reduzierung der CO2-Emissionen ist heute unerlässlich, um die globalen Klimaanforderungen zu erfüllen. In diesem Zusammenhang ist eine Reduzierung des Fahrzeuggewichts der effizienteste Weg, um den Kraftstoffverbrauch eines PKWs zu senken. Magnesium verbindet eine relativ hohe Festigkeit mit geringem Gewicht und ist daher ein interessanter Konstruktionswerkstoff für Leichtbaulösungen. Bei der numerischen Prozessauslegung ist es wichtig, das Umformvermögen eines Werkstoffs zu kennen. Die gängige Methode zur Beschreibung des Versagensverhaltens ist die Verwendung von Grenzformänderungskurven (FLC). Spannungsbasierte Modelle bieten den Vorteil einer Dehnungspfadbetrachtung und einer Erweiterung im Bereich von Scherung und Druck. In dieser Arbeit wurde ein spannungsbasiertes Schädigungsmodell, Modified Mohr-Coulomb (MMC), durch IFUM Butterfly-Versuche für eine AZ31-Magnesiumblechlegierung unter Berücksichtigung erhöhter Prozesstemperaturen parametrisiert. Dazu wurden die Versuche bei unterschiedlichen Spannungszuständen und Temperaturen mit einer speziell entwickelten Prüfeinrichtung durchgeführt. Zusätzlich wurden Grenzformänderungskurven durch Nakajima-Versuche ermittelt. Schließlich wurden beide Methoden, MMC und FLC, mit einem experimentellen Tiefziehversuch verglichen. Dieser Vergleich zeigte, dass das MMC-Modell in diesem Anwendungsfall deutlich bessere Ergebnisse hinsichtlich der Bruchvorhersage erzielte.

„ Fracture modelling of magnesium sheet alloy AZ31 for deep drawing processes at elevated temperatures”

Bernd-Arno Behrens, Hendrik Wester, Matthäus Dykiert (2020); Procedia Manufacturing, Volume 50, Seiten: 739-743