Modellierung der spitzentemperaturabhängigen Eigenspannungsausbildung umwandelnder Stähle beim thermischen Umformen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2009 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 134532758

Beim thermischen Umformen beeinflussen Eigenspannungen und die sich im Prozess ändernden Festigkeiten des Gefüges umwandelnder Stähle das Formgebungs-, Beul- und Ermüdungsverhalten des Werkstücks. Die Eigenspannungen und Festigkeiten werden wiederum stark durch die Umwandlungsgeschwindigkeiten des Gefüges beeinflusst, welche bei den Simulationen üblicherweise durch kontinuierliche Zeit-Temperatur-Umwandlungs- Diagramme berücksichtigt werden. Diese beschreiben allerdings nur das Umwandlungsverhalten bezüglich einer höchsten auftretenden Austenitisierungsspitzentemperatur. Bei der Simulation wird bisher die örtliche Variation der Spitzentemperatur in der Wärmeeinflusszone vernachlässigt und eine globale Spitzentemperatur zur Beschreibung des Umwandlungsverhaltens angenommen. Der Einfluss dieser vereinfachenden Annahme auf die Eigenspannungen ist aufgrund der nichtlinearen Abhängigkeiten der Materialeigenschaften sowie der Zeitabhängigkeit des Temperaturfelds sehr komplex. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es daher, diesen Einfluss zu charakterisieren und darauf basierend Methoden zu erarbeiten, welche eine Implementierung der lokal variierenden Umwandlungsgeschwindigkeiten zur Berechnung der Eigenspannungen in einer Finiten Elemente Simulation ermöglichen.

• DFG Programme: Research Grants