Eigenschaftsregelung beim Schmieden auf Spindelpressen durch Dosierung der Schlagenergie und lokal wirkende Aktoren
Mit dem Gesenkschmieden wird gewöhnlich das Ziel verfolgt, das Werkstück bei reduzierten Umformkräften umzuformen und gleichzeitig die bei hohen homologen Temperaturen ablaufenden mikrostrukturellen Mechanismen zu nutzen, um die Eigenschaften für die Anwendung einzustellen. Die Entwicklung der eigenschaftsbestimmenden Mikrostruktur kann bei der Warmumformung als dynamisches System aufgefasst werden. Die Evolution der Phasen, der rekristallisierten Anteile, der Korngröße und die Entstehung und Vernichtung von Versetzungen (im Mean-Field Sinne, ohne Ortsauflösung der Mikrostruktur) können mit nichtlinearen gewöhnlichen Differenzialgleichungssystemen 1. Ordnung beschrieben werden. Diese werden durch die zeitliche Evolution der Temperatur- und Geschwindigkeitsfelder am materiellen Punkt im Werkstück gesteuert. Gleichzeitig beeinflusst die momentane Mikrostruktur die Umformeigenschaften und somit die Verteilung der Umformgeschwindigkeit und die Dissipation der Umformarbeit im Bauteil. Variationen (z.B. der Ausgangsmikrostruktur und der Reib- und Wärmeübergangsbedingungen) führen zu Schwankungen in den Eigenschaften. Beim Schmieden auf energiegebundenen Pressen wird das Werkstück mit mehreren Schlägen in Form gebracht. Hier erscheint es generell möglich, das dynamische System der Mikrostrukturevolution über den Verlauf der Schläge zu regeln. Durch gezielte Einstellung der Schlagenergie und der Pausenzeiten zwischen den Schlägen könnten Abweichungen, z.B. von der Solltemperatur infolge eines verzögerten Transports des Werkstücks, ausgeglichen werden.
Kontakt
Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Markus Bambach
Dieses Projekt wurde zum Ende der ersten Projektphase 2021 abgeschlossen.
