FOR 922:  Entwicklung eines prozessbegleitenden Werkstoffmodells für das Leichtmetall-Strangpressen zur durchgängigen Optimierung der Prozesskette

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 41469863

Trotz der weiten Verbreitung des Strangpressprozesses und seiner großen wirtschaftlichen Bedeutung existiert derzeit kein numerisches Modell, um die gesamte Prozesskette von der Werkzeugauslegung über die Pressparameter und die Wärmebehandlung abzubilden.
Ziel dieser Forschergruppe ist es daher, eine Methodik zu entwickeln, die es erlaubt, die gesamte Prozesskette abzubilden und ausgehend von der Geometrie des Profils und den gewünschten mechanischen Eigenschaften die benötigten Parameter für Werkzeuggeometrie, Pressparameter und Wärmebehandlung festzulegen. Gleichzeitig sollen auf Basis dieser Daten durch Simulationsrechnungen das sich einstellende Gefüge, die mechanischen Eigenschaften und der zu erwartende Verzug der Profile vorhergesagt werden.
Hierzu werden alle Schritte der Prozesskette rechnerisch beschrieben und exemplarisch auf kleinen Industrieanlagen untersucht. Dies geschieht für das direkte und indirekte Strangpressen jeweils für eine 6000er- und eine 7000er-Aluminium-Knetlegierung und unterschiedliche Wärmebehandlungsarten.
Die Schwerpunkte im Einzelnen sind:
(1) eine Charakterisierung der durch die Umformhistorie bedingten Mikrostruktur, insbesondere des Rekristallisationsverhaltens, der Korngrößen und der Ausscheidungsverteilung,
(2) die Entwicklung einer Methode zur Abbildung der in der Scherzone auftretenden Effekte, insbesondere der mechanischen und thermischen Interaktionen,
(3) die Etablierung neuartiger Messverfahren zur Bestimmung von Werkstoffänderungen bei der Warmauslagerung, wie z.B. Wirbelstromverfahren und akustische Messungen,
(4) eine Untersuchung des Potenzials neuartiger Gasabschreckverfahren und Spraykühlungsverfahren zur Verzugsverringerung in Kombination mit einem zusätzlichen Lösungsglühen oder direkt aus der Strangpresswärme,
(5) Entwicklung eines Modells zur Bestimmung der Wärmeübergänge durch thermische Simulation des kontinuierlichen Abkühlprozesses.
Die Umsetzung der so erarbeiteten Methodik, z.B. durch Softwareunternehmen, in eine kommerzielle Software und die Verbreitung der Ergebnisse im industriellen Einsatz sollen direkt nach Abschluss der Forschungsarbeiten durchgeführt werden. Von Anfang an beteiligen sich daher Industriepartner aktiv in einer engen Zusammenarbeit mit der Forschergruppe.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Charakterisierung und Modellierung der Wechselwirkungen beim Strangpressen von Aluminium (Antragsteller Kammler, Matthias )
• Mikrostrukturentwicklung beim direkten Strangpressen (Antragsteller Schikorra, Marco )
• Modellierung des Ausscheidungsverhaltens von Aluminiumknetlegierungen (Antragsteller Bormann, Dirk )
• Simulation und experimentelle Untersuchung verzugsarmer Abschrecktechnologien beim Ausscheidungshärten stranggepresster Aluminiumlegierungen (Antragsteller Keßler, Olaf )
• Untersuchung und Modellierung einer integrierten Spraykühlung beim Strangpressen mit simulationsbasierter Auslegung des Düsenfeldes (Antragsteller Schaper, Mirko )
• Zentrale Aufgaben, Koordination, Geschäftsführung, Verwaltung (Antragsteller Schaper, Mirko )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Mirko Schaper