Thermomechanisches Materialverhalten

 

 

Im Bereich der thermomechanischen Materialcharakterisierung werden Fließeigenschaften von metallischen Werkstoffen bei unterschiedlichen Temperaturen, Umformgraden und Dehnraten charakterisiert. Diese werden mittel Stauch- oder Zugversuchen ermittelt. Bei den Stauchversuchen sind sowohl hydraulische Schichtstauchversuche als auch Flachstauchversuche möglich.

Im Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) können beispielsweise mit der GLEEBLE 3800-GTC temperatur- und dehnratenabhängige Kennwerte von metallischen Werkstoffen ermittelt werden. Aus den gewonnen Versuchsdaten werden Fließkurven berechnet und in numerische Simulationsmodell implementiert. Dadurch können realitätsnahe Berechnung des Werkstück- und Werkzeugverhaltens abgebildet werden. Diese Ergebnisse beziehen sich direkt auf das untersuchte Material.

Außerdem kann beispielsweise die hydraulische Tiefung mit einem optischen Messsystem bei Raumtemperatur genutzt werden. Die Versuche werden nach der EN ISO 16808 durchgeführt und dienen der Bestimmung von biaxialen Spannungs-Dehnungs-Kurven und Fließkurven bei hoher plastischer Deformation. Durch dieses Charakterisierungsverfahren kann eine Erweiterung der im Zugversuch bis zur Gleichmaßdehnung aufgenommen Fließkurve mittels Umrechnung in den uniaxialen Spannungszustand realisiert werden. Mit dieser bewährten Vorgehensweise lässt sich eine genauere Extrapolation der Fließkurven vornehmen. Die Verbesserung der Materialkennwerte gewährleistet eine verbesserte Abbildung und Auslegung von Umformprozessen.

Weitere Messsysteme finden Sie unter den Leistungsangeboten zur Bestimmung von Fließkurven.

Übersicht Leistungsangebot Materialcharakterisierung
Leistungsangebot

Veröffentlichung

Die Fahrzeugindustrie strebt eine Gewichtsreduzierung an, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Dies führt zur Entwicklung neuer Stahlsorten, die mit Leichtmetallen wie Aluminium angereichert sind. Neben der Verringerung der Dichte bedeutet dies, dass die Eigenschaften herkömmlicher Stähle zumindest ersetzt oder im Idealfall sogar übertroffen werden müssen. Im Rahmen eines Projektes wurde beispielsweise ein neuartiges Material, UHC-Leichtstahl (Ultra High Carbon), auf sein Umformverhalten untersucht. Neben den Extrusionstests wurde eine umfassende Materialcharakterisierung durchgeführt. Das temperatur-, dehnungs- und dehnungsratenabhängige Fließverhalten wurde bestimmt. Darüber hinaus wurden Ringkompressionstests durchgeführt, um die temperatur- und werkzeugwerkstückabhängigen Reibungsfaktoren zu identifizieren. Die Ergebnisse dienten als Grundlage für ein Materialmodell zur Durchführung numerischer Simulationen, um das Werkzeug für die Extrusion von Kolbenbolzen zu entwickeln. Diese Arbeit bietet eine Grundlage für die Umformung von harten und festen Stählen, die schwer zu verarbeiten sind und auf Metalle mit ähnlichen Eigenschaften angewendet werden können.

„Fabrication of piston pins made of a novel aluminium-alloyed UHC steel”

Bernd-Arno Behrens, Alexander Chugreev, Mohammad Kazhai, D. Yarcu, Chistoph Büdenbender, Roman Relge (2019); International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Volume: 102, Issue: 9-12, Seiten: 3781-3789