Steuerung des Umformverhaltens durch eine inhomogene Halbzeugerwärmung beim Querkeilwalzen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Malte Stonis
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508101900

Der vorliegende Forschungsantrag befasst sich mit der Steuerung des Umformverhaltens mithilfe lokal variabler Fließspannungen durch eine inhomogene Halbzeugerwärmung beim Querkeilwalzen. Durch eine inhomogene Erwärmung des Halbzeugs bspw. in halbwarme und warme Bereiche können die Fließeigenschaften des Werkstoffs an das Querkeilwalzwerkzeug angepasst werden. Dadurch soll die Prozessstabilität erhöht und Walzfehler vermieden werden. Während des Querkeilwalzprozesses können unterschiedliche Walzfehler entstehen, die die Bauteilqualität entlang der Prozesskette beeinflussen. So können während des Querkeilwalzens bspw. Hohlräume, innere Risse entlang der Halbzeug-Längsachse, innere Falten, Oberflächendefekte, unzureichende Abformungen, Fischmauleffekte oder Überwalzungen entstehen. Eine Ursache der Walzfehler ist die unzureichende Prozessstabilität durch bspw. Verrutschen oder ungleichmäßige Torsion des Halbzeugs während des Querkeilwalzprozesses. Ein Verrutschen oder eine Torsion resultiert aus den lokal unterschiedlichen Fließwegen während des Querkeilwalzprozesses. Der Werkstoff im Bereich des Keils fließt deutlich mehr als im Bereich außerhalb des Keils. Dadurch entstehen bspw. unterschiedliche Torsionen. Aktuell werden Nuten in das Querkeilwalzwerkzeug eingebracht, um bspw. ein Verrutschen zu verringern. Die Vielzahl an Nuten hinterlassen allerdings beim Querkeilwalzprozess Oberflächendefekte und können nur in Bereichen ohne Funktionsflächen Anwendung finden. Eine inhomogene Erwärmung kann die Oberflächendefekte reduzieren, durch eine verringerte Anzahl an Nuten im Werkzeug und zusätzlich die Werkzeugkosten senken. Darüber hinaus führt eine inhomogene Erwärmung auch zu einer lokalen Verringerung der Verzunderung des Halbzeugs und verbessert Oberflächenqualität. Die Erwärmungsstrategie einer inhomogenen Erwärmung von Halbzeugen für das Querkeilwalzen ist bisher noch nicht Gegenstand der Forschung. Aus den durchgeführten Voruntersuchungen resultiert die Arbeitshypothese dieses Forschungsvorhabens, dass eine inhomogene Halbzeugerwärmung zu einem prozessstabileren und qualitätssichereren Querkeilwalzprozess führt. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Ermittlung des Einflusses einer inhomogenen Halbzeugerwärmung auf den Querkeilwalzprozess, um die Walzqualität und Prozessstabilität zu steigern. Durch unterschiedliche Fließspannungen in gezielt inhomogen erwärmten Halbzeugen soll das Umformverhalten gezielt beeinflusst und dadurch die Walzqualität gesteigert werden. Die Walzqualität wird dabei hinsichtlich Fischmaultiefe, Oberflächendefekte, innerer Defektwahrscheinlichkeiten und Torsion beurteilt. Die Prozessstabilität wird durch Betrachtung des Verrutschens des Halbzeugs beurteilt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens