Ermittlung der Innendrücke beim Querfließpressen der Magnesiumlegierung AZ31
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Projektes wurden experimentelle Untersuchungen zum Querfließpressen der Magnesiumlegierung AZ31 bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Als Versuchsteile wurden typische Querfließpressteile mit rundem Hauptformelement und ebenfalls runden Nebenformelementen gefertigt. Zuerst wurde die Machbarkeit der Magnesiumuniformung durch Querfließpressen untersucht. Die Versuche zeigen, dass das Querfließpressen möglich ist, wenn Werkzeug und Rohteile die entsprechende Temperatur haben und dadurch das Spektrum von durch Massivumformung hergestellten Bauteilen aus Magnesium erweitert werden kann. Als Ergebnis dieser Versuchsreihe wurde eine Temperaturführungsgrenze aus Werkzeug- und Rohteiltemperatur ermittelt, unterhalb der es zu Materialversagen in den Nebenformelementen kommt bzw. oberhalb der Grenze Gutteile hergestellt werden können. Anschließend wurde der Einfluss sich ändernder geometrischer Verhältnisse auf die Stempelkraft und den während der Umformung auf das Werkzeug wirkenden Innendruck durch Variation des Durchmessers der Zapfen, der Anzahl und Anordnung der Zapfen, der Höhe der eingesetzten Rohteile und der Geometrie der Pressstempel untersucht. Die maximale Stempelkraft und der maximale Innendruck nehmen mit größer werdender Vergleichsformänderung ab. Die Höhe der eingesetzten Rohteile und die Geometrie der Pressstempel zeigen dagegen keinen oder nur geringen Einfluss auf das Maximum von Stempelkraft und Innendruck. In einer weiteren Versuchsreihe wurden die Stempelkraft und der Innendruck in Abhängigkeit von Werkzeug- und Rohteiltemperaturen ermittelt. In den gefertigten Pressteilen dieser Versuchsreihe wurde die Härte an verschiedenen Stellen gemessen, die Festigkeit der Werkstücke in den ausgepressten Zapfen ermittelt und das Gefiige untersucht. Je niedriger die Temperaturen von Werkzeug und Rohteil bei der Umformung sind, umso größer sind Stempelkraft und Innendruck. Durch niedrige Temperaturen kann ein feineres Gefüge erzielt werden als mit hohen Temperaturen. Die Härte in den Pressteilen und auch die Endfestigkeit steigen mit fallender Werkzeug- und Rohteiltemperatur an. Einige weitere Untersuchungen vergleichen die gewonnenen Erkenntnisse über das Verhalten des Magnesiumwerkstoffs AZ31 beim Querfließpressen durch Stichprobenversuche mit der Aluminiumlegierung AlMgSil. Die geometrischen Versuchsparameter beeinflussen die Stempelkraft- und Innendruckverläufe bei beiden Werkstoffen auf ähnliche Art und Weise. Unterschiede wurden allerdings bei der Untersuchung des Einflusses der Temperaturen festgestellt. Bei der Umformung von Magnesium werden die Stempelkraft und der Innendruck in größerem Maße durch die Werkzeugtemperatur als durch die Rohteiltemperatur beeinflusst. Bei Aluminium ist genau das Gegenteil zu beobachten. Im theoretischen Teil der Untersuchung wurde ein Teil der durchgeführten Versuche durch FEM-Simulationen abgebildet. Basierend auf den Versuchs- und Simulationsergebnissen wurden mithilfe der Methodik der statistischen Versuchsplanung und -auswertung mathematische Beziehungen zur theoretischen Ermittlung der Innendrücke beim Querfließpressen der Magnesiumlegierung AZ31 entwickelt.
Publications
- Fließpressen von Magnesiumlegierungen Wt-online 10-2007. S. 736-740
Liewald, M.; Felde, A.; Rudolf, S.
- Forschungsschwerpunkte und aktuelle Entwicklungen in der Massivumformung am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart In: Liewald, M. (Hrsg.), Neuere Entwicklungen in der Massivumformung, DGM MAT INFO, Frankfurt/M., 2007, S. 263-282
Liewald, M.
- Forschungstrends in der Kaltmassivumformung 7. Kundentagung Massivumformung, Leonberg, 26.-27. September 2007
Liewald, M.
- Querfließpressen der Magnesiumlegierung AZ31 In; Liewald, M. (Hrsg.), Neuere Entwicklungen in der Massivumformung, DGM MAT INFO, Frankfurt/M., 2007, S. 343-356
Felde, A.; Liewald, M.; Rudolf, S.
- Warm-Querfließpressen von Magnesium In: Kawalla, R. (Hrsg.), Werkstoffe und Komponenten für den Fahrzeugbau, 14, Sächsische Fachtagung Umformtechnik, Technische Universität Bergakademie Freiberg, 2007,8. 11-17
Felde, A.; Liewald, M.; Rudolf, S.
