Untersuchung der komplexen Wechselwirkungen beim Umformen rohrförmiger Werkstücke mittels Gasdetonation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Umformung rohrförmiger Werkstücke mithilfe einer Gasdetonation ist durch eine sehr hohe Dynamik geprägt. Insbesondere der zeitliche Verlauf der Umformgeschwindigkeit sowie dessen örtliche Verteilung und die komplexe Wechselwirkung zwischen den beteiligten Strukturen und Einzelprozessen ist diesbezüglich anzuführen. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens bestand daher in der grundlegenden Analyse der auftretenden Wechselwirkungen, wobei innerhalb der beiden geförderten Forschungsjahre die Entwicklung einer Versuchsanlage für die Rohrumformung mit Gasdetonation als Wirkmedium bzw. Energiequelle inklusive der erforderlichen Mess- und Auswertetechnik im Vordergrund stand. Dabei standen eine hohe Flexibilität in der Bandbreite der Versuchsvarianten und die Entwicklung einer funktionalen Messtechnik zum Aufnehmen der hochdynamischen Kenngrößen des Gasdetonationsprozesses im Fokus der Aktivitäten. Die durchgeführten und hier dokumentierten Untersuchungen wurden sowohl zur Analyse und Weiterentwicklung des Verfahrens mit dem Ziel einer späteren Entwicklung einer Prozessplanung als auch zur Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Gasdetonationsprozess und dem Werkstückverhalten bei der Expansion durchgeführt. Die werkstofftechnischen Auswirkungen der hohen Dehnraten auf die Werkstückeigenschaften und die Verfahrensgrenzen waren bei diesen Untersuchungen ebenfalls von Interesse und sind im folgenden Ergebnisbericht dargestellt. Um die technische Anwendbarkeit für die Untersuchungen sicherzustellen, wurden abschließend formgebundene Versuche mit der Aluminiumlegierung (AlMgSi1) durchgeführt, wobei bei diesem Werkstoff und diesem Verfahren ungewöhnlich hohe Maximaldehnungen aufgezeigt werden konnten. Der experimentelle Teil konnte wesentlich dazu beitragen, den Prozess in realistischer Weise in einer gekoppelten Simulation abzubilden. Diese Untersuchungen erfolgten durch eine Kopplung des in der Unformtechnik etablierten Systems MSC.MARC mit dem eindimensionalen Stoßrohrsimulations-Tool KASIMIR des SWL. Hierbei konnten erfolgreich Ansätze gefunden werden, den Prozess in der Simulation abzubilden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Process Investigation of Tube Expansion by Gas Detonation. ICHSF 2006 – 2nd International Conference on High Speed Forming, 20.3.-21.3.2006, Dortmund, Germany, Proceedings, pp.161 -174, ISBN 3-00-018432-5
Weber, M.; Hermes, M.; Brosius, A.; Beerwald, C., Gersteyn, G., Olivier, H.; Kleiner, M., Bach, Fr.-W.
- Tube expansion by gas detonation. Annals of the WGP, Production Process, Vol. I, 2007, S. 9-17, ISSN 0944-6524
Kleiner, M.; Hermes, M.; Weber, M.; Olivier, H.; Gershteyn, G.; Bach, F.-W.; Brosius, A.
