Schädigung in der Kaltmassivumformung

Abstract

Im Bereich der Umformtechnik wird die Leistungsfähigkeit unter anderem durch die Mikrostruktur, die Kaltverfestigung, die Textur, den Faserverlauf sowie die Eigenspannungen verändert. Schädigung, als Eigenschaft von produzierten Bauteilen, wird bei der Auslegung nicht berücksichtigt, da weder genau bekannt ist, welche Lastpfade zu Schädigung führen, noch wie Schädigung die Leistungsfähigkeit beeinflusst. In dieser Arbeit werden die beim Voll-Vorwärts-Fließpressen auftretenden Lastpfade numerisch ermittelt und mittels Triaxialität und Lode-Winkel-Parameter beschrieben. Das Voll-Vorwärts-Fließpressen wurde als ein ideales Verfahren zur Ermittlung von Wirkzusammenhängen zwischen Lastpfad, Schädigung und Leistungsfähigkeit identifiziert, da entlang der Mittelachse der fließgepressten Bauteile eine starke Abhängigkeit des hydrostatischen Drucks in der Umformzone von den Prozessparametern sowie bekannte homogene Umformgrade und vernachlässigbare Eigenspannungen nach Bauteilauswurf und Probenentnahme vorliegen. Der Einfluss der unterschiedlichen Lastpfade auf die Entwicklung von duktiler Schädigung wird mittels Rasterelektronenmikroskopie und Dichtemessungen untersucht. Letztendlich wird der Einfluss der Schädigung auf die resultierende Leistungsfähigkeit ermittelt. Dazu werden Kerbschlagbiegeversuche, Ermüdungsversuche und Messungen des Elastizitätsmoduls sowie der statischen Festigkeit durchgeführt. Eine positive maximale Triaxialität führt während der plastischen Formänderung zu einer Neubildung von Poren, wodurch die Porenfläche ansteigt. Mit Ausnahme der statischen Festigkeit führt eine erhöhte Schädigung zu einer Verringerung der Leistungsfähigkeit.