Verbundringwalzen - Methode zur Herstellung nahtloser Verbundringe auf einem Radial-Axial Ringwalzwerk
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens war es, die Herstellung von Verbundringen durch Ringwalzen zu ermöglichen. Dazu wurden die maßgeblichen Zusammenhänge zwischen den Prozessgrößen und den Verbundeigenschaften identifiziert und modellmäßig beschrieben. Hieraus wurden geeignete Walzstrategien abgeleitet und zulässige Prozessfenster identifiziert. Es wurde zunächst ein bestehendes Finite-Elemente(FE)-Ringwalzmodell in Abaqus um eine Kontaktformulierung erweitert, die eine entstehende und wieder abreißende Verbindung zwischen den einzelnen Ringen während des Prozesses berücksichtigt. Durch Grundversuche zur Charakterisierung des Verbundverhaltens konnte dann das spezifische Verbundverhalten der untersuchten Werkstoffkombinationen simulativ berücksichtigt werden. Es konnten Prozessparameter ermittelt werden, die das Verbundverhalten positiv beeinflussen. Hierzu wurde der Einfluss des Dornwalzendurchmessers, der Ringwachsgeschwindigkeit oder der Länge von einzelnen Walzphasen simulativ untersucht. Weiterhin wurde analysiert, wie der Aufwand der Vorformherstellung verringert werden kann, trotz unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der beiden Werkstoffe. Hinsichtlich der Nachhaltigkeit wurden simulative Untersuchungen zu unterschiedlichen Wandstärkenverhältnissen durchgeführt. Dies ermöglichte es beispielsweise einen leichteren, an den Anwendungsfall angepassten Verbundring herzustellen. Es wurden erfolgreich Validierungsversuche durchgeführt. Der Einfluss der Wärmebehandlung wurde mittels Zugversuchen, ESMA-Linescans und Element Mappings ausgewertet. Abschließend wurden die gesammelten Erkenntnisse genutzt, um eine Werksstoffkombination mit stark unterschiedlichen Fließspannungen, die sich an einem Anwendungsfall orientieren, in FE Simulationen detailliert zu untersuchen und einen Verbundring zu walzen. Hierzu wurde eine Kombination aus 1.4401 und 1.3505 (korrosionsbeständiger Stahl/Wälzlagerstahl mit hoher Festigkeit) untersucht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Investigation of a composite ring rolling process considering bonding behaviour in FEM and experiment. Procedia Engineering, 207(2017), 1236-1241.
Guenther, Stefan; Seitz, Joachim; Schwich, Gideon & Hirt, Gerhard
-
Verbundringwalzen: Simulation und Experiment zur Herstellung nahtloser Verbundringe. 33. Aachener Stahlkolloquium
Günther, S. & Hirt, G.
-
Werkstoffverbunde ermöglichen anforderungsgerechte Ringe Accessed 31 January 2019
Günther, S. & Hirt, G.
-
Investigation of bond formation behaviour in composite ring rolling. Journal of Materials Processing Technology, 275, 116364.
Guenther, Stefan; Schwich, Gideon & Hirt, Gerhard
-
Auslegung und Herstellung von Verbundringen. 36. ASK Umformtechnik, 235–24
Stergianou, S., Kluge, L., Bailly, D. & Hirt, G.
-
Examination of a Composite Ring Rolling Process with Different Wall Thicknesses to Produce a Ring of 1.7225 and 1.4462 in FEM and Experiment. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 266-274. Springer Nature Switzerland.
Kluge, Laurenz; Stergianou, Stefan; Bailly, David & Hirt, Gerhard
-
Extension of a Contact Subroutine for Composite Ring Rolling to Include Temperature Dependency. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 8(4), 178.
Kluge, Laurenz; Stergianou, Stefan; Gouverneur, Moritz & Bailly, David
