Gesenkschmieden mit Wärmebehandlung

Bei dem Gesenkschmieden mit Wärmebehandlung steht vor allem die Beeinflussung der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks und die Abbildung des gesamten Prozesses durch numerische Simulationen im Fokus. Um eine hohe Güte der Simulationsmodelle zu gewährleisten werden Unterroutinen erstellt, die das Materialverhalten, die Oberflächenphänomene von Werkzeug und Werkstück und die Maschinenkinematik berücksichtigen. Dazu werden Charakterisierungsversuche durchgeführt und deren aufbereitet Ergebnisse darauf folgend in d die Unterroutinen der Simulation implementiert. Die Ergebnisse der Simulationen können dann bezogen auf den Einfluss der Oxidablagerung auf das Reibungsverhalten und den Materialfluss bei der Verarbeitung ausgewertet werden. Zudem kann dadurch ein größeres Verständnis für die Vorgänge im Material erreicht werden.

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Veröffentlichung

Beim Warmschmieden werden die Oberflächeneigenschaften stark durch das Wachstum von Oxidablagerungen beeinflusst, das den Materialfluss, die Reibung und die Produktqualität des fertigen Bauteils beeinflusst. Der Einfluss unterschiedlicher Kohlenstoffgehalte auf das Materialverhalten wird anhand von drei verschiedenen Stahlvarianten (C15, C45 und C60) untersucht. Für eine allgemeine Beschreibung des Materialverhaltens wird ein empirischer Ansatz verwendet. Durch die Implementierung der mathematischen Funktionen wird die Beziehung zwischen Fließspannung und dominanten Einflussvariablen wie Legierungselementen, anfänglicher Mikrostruktur und Wiedererwärmungsmodus beschrieben. Das Verformungsverhalten der Oxidablagerung wird für jede Komponente mit parametrisierten Durchflusskurven separat modelliert. Der Fokus dieser Veröffentlichung liegt auf der Berücksichtigung verschiedener Materialien, sowie der Berechnung und Zuordnung ihrer Materialeigenschaften in Abhängigkeit zu den aktuellen Prozessparametern durch die Nutzung von Unterroutinen. Das validierte Modell wird verwendet, um den Einfluss verschiedener Oxidablagerungsparameter, wie der Ablagerungsdicke und der Zusammensetzung auf den Warmschmiedevorgang, zu ermitteln. Daher wurden ausgewählte Parameter innerhalb einer numerischen Sensitivitätsanalyse variiert. Die Ergebnisse zeigen einen starken Einfluss der Oxidablagerung auf das Reibungsverhalten sowie auf den Materialfluss beim Warmschmieden.

„Sensitivity Analysis of Oxide Scale Influence on General Carbon Steels during Hot Forging“

Bernd-Arno Behrens, Alexander Chugreev, Birgit Awiszus, Marcel Graf, Rudolf Kawalla, Madlen Ullmann, Grzegorz Korpala und Hendrik Wester (2018); Metals, Volume: 8, Nummer 2, Seite: 140