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W.-G. Drossel (Hrsg.)
M. Dix (Hrsg.)
S. Ihlenfeldt (Hrsg.)
T. Lehnert
Wissensbasierte Technologie zur effizienten umformtechnischen Herstellung hochbeanspruchbarer Formteile aus Vergütungsstahl
Berichte aus dem IWU, Band 131
142 Seiten, m. Abb. und Tab., A5, Broschur
ISBN: 9783957351678
Verlag Wissenschaftliche Scripten
Die vorliegende Arbeit strebte die Entwicklung einer werkstoffangepassten prozessspezifischen Technologie an, um so den Primärenergieeinsatz bei der Bauteilherstellung mittels Warmmassivumformung um 3,9 – 6,6 GJ/t zu senken. Die Kombination aus Ur-und Umformtechnik sollte die gestalterischen Freiheiten der Gießerei mit den Festigkeitssteigernden Eigenschaften der Umformtechnik in einer Prozesskette verknüpfen und so die Herstellung von Bauteilen ermöglichen, die einen einsatzangepassten Eigenschaftsgradient aufweisen. Die fertigungsgerechten und eigenschaftsbestimmenden
Herstellungsbedingungen in den einzelnen Fertigungsstufen der Prozessabfolge Formteilgießen – thermomechanische Umformung – Vergütung zu analysieren und zu fundieren war Inhalt umfangreicher Grundlagenversuche. Abgeleitet
daraus, wurde für jeden einzelnen Prozessschritt ein entsprechendes Parameterfeld definiert, welches zur gezielten Eigenschaftseinstellung im Bauteil strikt einzuhalten ist. Die erarbeiteten Technologieparameter für die Komplextechnologie des GTMBProzesses konnten für die Herstellung eines Demonstratorbauteils validiert werden. Die abschließende Bauteilcharakterisierung mit klassischen Methoden der Metallografie und Werkstoffwissenschaft bestätigte die prozessspezifischen Gefüge- und Eigenschaftsveränderungen.
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The present work aimed at the development of a material-adapted process-specific technology in order to reduce primary energy consumption by 3.9 - 6.6 GJ/t in the production of components by hot forming. The combination of primary and forming technology was intended to combine the design freedom of the foundry with the strength-enhancing properties of the forming technology in a single process chain, thus enabling the production of components with a property gradient adapted to the application. Extensive basic tests were carried out to analyze and define the manufacturing conditions suitable for production and determining the properties in the individual production stages of the process sequence: molding - thermomechanical forming - quenching and tempering. Derived from this, a corresponding parameter field was defined for each individual process step, which is to be strictly adhered to for the specific property setting in the component. The technology parameters developed for the complex technology of the CTMT process were validated for the production of a demonstrator component. The final component characterization using classical methods of metallography and materials science confirmed the process-specific microstructure and property changes.
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1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Bedeutung des Gesenkschmiedens für den Wirtschaftsstandort Deutschland
2.2 Energieeinsatz bei der Warmmassivumformung
2.3 Prozesskombination Gießen-Schmieden
2.4 Thermomechanische Behandlung
2.5 Vergüten
2.6 Modelle zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens
2.7 Verfahrensmodelle
2.8 Simulative Abbildung der Prozesskombination
3 Motivation, Zielstellung
3.1 Motivation
3.2 Ziel- und Aufgabenstellung
4 Versuchsplanung – Versuchswerkstoffe – Versuchsdurchführung
4.1 Versuchsplanung
4.2 Versuchswerkstoffe
4.3 Ermittlung der Rahmenbedingungen, der Gefügeausbildung und der Oberflächenqualität beim Formteilguss
4.4 Charakterisierung des Werkstoffsverhaltens bei praxiskonformer Umformung
4.5 FE-Modell zur Berechnung des rekristallisierten Anteils im Walzkeil
4.6 Experimentelle Verfolgung der Gefügebildung beim Vergüten nach Umformung
5 Werkstoffspezifische Rahmenbedingungen für den GTMB-Prozess
5.1 Spezifik und Eigenschaften der untersuchten Vergütungsstähle
5.2 Prozessfenster beim Formguss
5.3 Prozessrelevante Warmumformung
5.4 Simulative Abbildung des dynamisch rekristallisierten Anteils
5.5 Temperaturkontrollierte Abkühlung (Vergütung) nach TMB Umformung
6 Nutzbarkeit, Schranken und Effizienz des GTMB-Prozesses in der Massivumformung
7 Herstellung eines Kolbenunterteils im GTMB-Prozess
7.1 Charakterisierung des Kolbenunterteils
7.2 Herstellungskonzept
7.2.1 Gießen der Schmiedeanfangsform
7.2.2 Formteilschmiedung und Vergütung
7.3 Gefüge und Eigenschaften des im GTMB-Prozess hergestellten Kolbenunterteils
7.3.1 Dichte und Porosität im Gefügegradienten
7.3.2 Gefügeänderungen und Festigkeitseigenschaften im KUT
8 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
Anlagen
Lebenslauf
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