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Projekt
Modellbasierte Beschreibung von Verbindungsentstehung, -entwicklung und -versagen bei mehrstichigen Walzplattierprozessen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung von 2016 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317614920
Im Rahmen des vorangegangenen Projektes konnte ein Grundversuch zur Analyse der Verbindungsentstehung und direkt anschließender Charakterisierung der Verbindungsfestigkeit entwickelt werden. Die Ergebnisse aus dem Grundversuch wurden genutzt, um eine entwickelte User-Subroutine (UINTER) für die Werkstoffkombination AA1050/AA2024 zu kalibrieren. Anhand von Simulationen einzelner Walzplattierstiche konnten mit dem gewählten Modellierungsansatz die experimentell beobachteten Trennungen der Verbindung im Walzprozess qualitativ bestätigt werden. Im Rahmen des beantragten Transferprojektes ist als nächster Schritt eine Weiterentwicklung der Charakterisierungs- und Modellierungsmethodik auf mehrstufige Stichfolgen sowie eine anschließende Validierung vorgesehen. Dies soll am Beispiel der Werkstoffkombination (AA6016/AA8079) erfolgen, die bisher industriell nicht hergestellt wird aber für den Automobilbau sehr interessant sein könnte. Der Kern aus AA6016 ist eine gängige ausscheidungshärtende Automobillegierung. Bei der Legierung der Auflageschicht handelt es sich um eine nahezu reine Al-Legierung mit geringen Zusätzen von Eisen und Silizium, mit hoher Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Um mehrstichige Walzplattierprozesse analysieren zu können, muss insbesondere der zeitliche Temperaturverlauf und die Auswirkung von Diffusion in den Pausenzeiten zwischen den Stichen genauer untersucht und modellmäßig beschrieben werden. Darüber hinaus erfordern die dann in Summe wesentlich größeren Formänderungen und längeren Prozesszeiten Verbesserungen in der numerischen Stabilität des Lösungsalgorithmus. Für den vorliegenden Transferprojektantrag werden daher die folgenden Ziele verfolgt: 1) Aufnahme eines Parameterfeldes zur Kalibrierung des FEM-Modells für die im Projekt vorgesehene Werkstoffkombination (AA6016/AA8079), mit dem bereits entwickelten Grundversuch. 2) Konzeptentwicklung und Durchführung mehrstufiger Grundversuche zur Charakterisierung des Einflusses der Diffusion in Pausenzeiten, um eine realistische Beschreibung der Evolution der Verbindungsfestigkeit zu ermöglichen. 3) Erweiterung des Prozess- und Verbindungsmodells, so dass mehrstufige reversierende oder kontinuierliche Walzplattierstiche realitätsnah modelliert werden können: - In Bezug auf das Verbindungsmodell bedeutet dies, einen Übergang von einer Betrachtung des momentanen Zustands zu einer (gegebenenfalls vereinfachten) Beschreibung der Verbindungsevolution beim Wechsel zwischen Umformung und Diffusionszeit. - In Bezug auf das Prozessmodell müssen neben einer Integration der Wärmetransportmechanismen ggf. Konzepte für die Datenübertragung von Stich zu Stich vorgesehen werden, sofern die großen Formänderungen eine Neuvernetzung erfordern. 4) Validierung des erweiterten Prozess- und Verbindungsmodells durch den Vergleich von Simulationsmodell und Laborwalzungen beim Anwendungspartner.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen (Transferprojekt)
