Ermittlung von Grenzformänderungskurven bei erhöhten Temperaturen

Herausforderung

Derzeit ist in den simulativen Prozessauslegungswerkzeugen das Grenzformänderungsverhalten von Blechwerkstoffen bei erhöhten Temperaturen nicht oder nur punktuell vorhanden. Die genaue Ermittlung dieses Verhaltens benötigt einen hohen anlagen- und prozesstechnischen Aufwand. Aufgrund der werkzeuggebundenen Ermittlung des Grenzformänderungsverhaltens führen reibungsspezifische Einflüsse gepaart mit inhomogenen Temperaturverteilungen der Platine immer wieder zum Eintreten von Versagenssituationen außerhalb der Probenmitte, sodass eine störungsfreie Ermittlung der Grenzformänderung nicht sichergestellt ist. Die kontaktfreie (und somit reibungsfreie) Ermittlung des Grenzformänderungsverhaltens bei höheren Temperaturen bietet die Möglichkeit einer exakteren Beschreibung des Materialverhaltens mit einfacheren Proben und unter geringeren anlagen- und prozesstechnischen Aufwänden.

Lösung

Für die reibungsfreie Ermittlung des Grenzformänderungsverhaltens bei erhöhten Temperaturen wird eine vorhandene Biaxialzugprüfmaschine so modifiziert, dass unter der Anwendung von optimierten Probengeometrien aus Blechhalbzeugen und der Erzeugung von homogenen Temperaturverteilungen innerhalb des zu betrachtenden Messbereichs (mittels induktiver Erwärmungsstrategien) eine Einstellung unterschiedlicher Formänderungszustände einschließlich der sicheren Ermittlung der Versagenssituation realisiert werden kann. Ein wesentlicher Punkt der Neuentwicklung ist neben der Maschinenadaption und Probenauslegung die zuverlässige Online-Messung der Formänderungen und Temperaturen. Besonders für KMU ist eine qualitätsgerechte Prozessauslegung von Warmumformprozessen aufgrund des hohen Zeit- und Kostendrucks wichtig. Dieser Druck kann durch exaktere Beschreibung des Grenzformänderungsverhaltens in den simulationsbasierten Auslegungswerkzeugen und somit durch qualitativ höherwertige Ergebnisaussagen reduziert werden. Damit ist es insbesondere für KMU möglich, eine zielführende Prozessauslegung und -optimierung von Warmumformprozessen umzusetzen.