FOR 922: Development of an In-process Material Model of Light Metal Extrusion for the Continuous Optimisation of the Process Chain
Final Report Abstract
Als wichtigstes Ergebnis und wesentliche Erweiterung gegenüber dem aktuellen Stand der Forschung sind die Integration der Wärmebehandlung in den Strangpressprozess und die Abbildung dieser neuen Prozesskette mittels FEM-Programmen zu nennen. Neben der Verkürzung der Prozesskette kann durch den Einsatz einer Druckluft- bzw. Zweistoffkühlung der Verzug der Profile wesentlich reduziert werden. Da das Wärmebehandlungsergebnis hierdurch abhängig von den Pressparametern wird, wurde mit der Wirbelstromprüfung ein Verfahren etabliert, das es erlaubt, die aus dem Gefüge resultierenden mechanischen Eigenschaften berührungslos im laufenden Prozess zu ermitteln. Die Simulationsergebnisse (entlang der Prozesskette) umfassen folgende Punkte: Mit Hilfe von visioplastischen Versuchen konnte ein Verfahren für eine rechnerische Bestimmung der sich ausbildenden Scherzone etabliert werden. - Durch die Separation von dynamischen und statischen Rekristallisationseffekten mit Hilfe eines Miniaturstrangpressversuchsstands, der es ermöglicht Werkzeug, Profil und Pressrest gemeinsam abzuschrecken, ist die Vorhersage der Korngrößen möglich. - Durch eine Charakterisierung der Sprayparameter konnten material- und temperaturabhängige Wärmeübergangskoeffizient berechnet werden, mit deren Hilfe Abkühlverläufe vorhergesagt werden können. - Durch eine fundierte mechanische Modellierung unterkühlter Aluminiumlegierungen können deren mechanische Eigenschaften nach dem Abschrecken und dadurch die Auftretenden Wärmebehandlungsverzüge sicher vorhergesagt werden. - Insgesamt ist es gelungen, das resultierende Gefüge, dessen Eigenschaften, den Verzug und die resultierenden Eigenspannungen in Abhängigkeit der Press-, Material- und Abkühlparameter rechnerisch vorherzusagen. Eine wesentliche Voraussetzung für den Erfolg dieses Vorgehens war die Möglichkeit, die Daten zwischen den verschieden Teilprojekten und damit den verschiedenen Softwareplattformen austauschen zu können. Die Anpassung der unterschiedlichen FE-Netze und komplexen Datenstrukturen für diesen Austausch bzw. die Datenarchivierung erfolgte im Rahmen der Arbeiten des Teilprojektes Z. Die Vernetzung der Teilprojekte innerhalb der Forschergruppe Strangpressen war außergewöhnlich intensiv. Dies ist darin begründet, dass alle beteiligten Projekte an einer gemeinsamen Prozesskette gearbeitet haben, die sowohl als realer Prozess als auch in der Simulation abgebildet wurde. Da zusätzlich bei der Validierung der Ergebnisse durch metallographische Analysen praktisch alle Teilprojekte beteiligt waren, gab es einen umfassenden Austausch von Proben, Daten und Informationen.
Publications
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