Charakterisierung und Modellierung des biaxialen Werkstoffverhaltens von gießgewalzten, warmgewalzten und abschlussgeglühten AZ31-Blechen

• Antragstellerinnen: Professorin Dr.-Ing. Birgit Awiszus; Dr.-Ing. Madlen Ullmann
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396576920

Vorwiegend ökologische Aspekte sind heutzutage die treibende Kraft für die Entwicklung von innovativen Leichtbaulösungen. Besonders dem Einsatz von Leichtmetallen wie Magnesium kommt dabei eine erhöhte Bedeutung zu. In Hinblick darauf wurde dasressourcenschonende und ökonomische Gießwalzen von Magnesiumbändern entwickelt. Aufgrund der hexagonalen Gitterstruktur und damit verminderten Anzahl an Gleitsystemen bei Raumtemperatur ist die umformtechnische Weiterverarbeitung desgießgewalzten Magnesiumbands erschwert. Alternative Umformmechanismen wie Zwillingsbildung, Korngrenzengleitung und Knickbandbildung, welche sich je nach Beanspruchungsmodi, Umformtemperatur und Umformgrad unterschiedlich ausprägen,beeinflussen die Umformeigenschaften entscheidend. Um eine realitätsnahe technologische Auslegung mit Hilfe der numerischen Simulation durchführen zu können, benötigt es daher exakte Modelle und Ansätze zur Abbildung des realen Werkstoffverhaltens. Standardisierte Werkstoffmodelle und Werkstoffdatensätze zurBeschreibung von Anisotropie, Fließortkurve, Gefügeentwicklung und Schädigung stoßen dabei an die Grenzen ihrer Gültigkeit und wirken sich mit ungenauen oder falschen Ergebnissen in der numerischen Berechnung aus. Bisher entwickelte Modelle wurden fürstranggegossene und anschließend warmgewalzte Bleche der AZ31- Magnesiumlegierung ausgelegt, wobei hier nur unzureichende Verweise auf die Betrachtung von biaxialen Spannungszuständen vorliegen. Speziell wurde der biaxiale Druck/Druck- und Zug/Druck-Spannungszustand nur selten untersucht, aber für die Modellbildung der Fließortkurve von immenser Bedeutung ist. Der bislang fehlendeFokus dabei, war die ganzheitliche Korrelation zur Beeinflussung der Mikrostruktur und Kopplung zu den resultierenden mechanischen Eigenschaften. In diesem Kontext fehlt bei prozessrelevanten Bedingungen bis dato die Beachtung von induktiver Erwärmung und Schädigung unter biaxialer Belastung. Um einen wissenschaftlichen Mehrwert zu generieren, sollen speziell für gießgewalzte, warmgewalzte und abschlussgeglühte AZ31-Bleche Modelle hinsichtlich anisotropen Materialverhaltens, Schädigung und Grenzformänderung entwickelt, erweitert und validiert werden. Hierbei sollen zunächst einachsige Spannungszustände untersucht werden und in der anschließenden Projektphase alle Modelle an biaxiale Spannungszustände angepasst und anhand eines realen Tiefziehprozesses mit komplexer Geometrie erprobt werden. Das Ergebnis des Forschungsprojekts stellt eine Steigerung der numerischen Voraussagefähigkeit und Präzision dar, um die Werkstoffmodellierung für die Prozess- und Umformsimulation zu verbessern und die Verarbeitungsgrenzen vonMagnesiumlegierungen zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen