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EFB-Forschungsbericht Nr. 187

Methoden zur Kennwertermittlung für Blechwerkstoffe

EFB187.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Volker Thoms, Dr.-Ing. Dietmar Süße, Institut für Produktionstechnik der Technischen Universität Dresden

154 Seiten (sw 120, teils farbige Abb., 2 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-087-4

Preis (Digital) EUR 75,00

Preis (Print) EUR 84,50

Zusammenfassung

Blechwerkstoffe mit und ohne ausgeprägter Streckgrenze wurden im Zugversuch mit Temperaturmessung untersucht. Dies betrifft sowohl Stahl- als auch Aluminiumwerkstoffe.

In die für die Untersuchungen zur Verfügung stehende Werkstoffprüfmaschine RKM100 wurde ein Messaufbau zur Temperaturmessung integriert. So ist es möglich, den Fließbeginn über eine zusätzlich zur Verfügung stehende Messgröße physikalisch objektiv zu bestimmen. Die Untersuchungen zum E-Modul erfolgten unter Variation der Ziehgeschwindigkeit, die sich nicht signifikant auf die Bestimmung des E-Moduls auswirkt. Von Bedeutung ist die Wahl eines leistungsfähigen mathematischen Verfahrens zur Bestimmung des E-Moduls aus den Daten des Zugversuches. Erweitert wurden diese Arbeiten um Untersuchungen zum Einfluss von Vordehnungen und Wärmebehandlungen auf den E-Modul und den Fließbeginn. In Abhängigkeit von der Vordehnung und der Temperatur ergeben sich unterschiedliche Auswirkungen auf den E-Modul. Der E-Modul nimmt mit zunehmenden Umformgrad ab. Eine generelle Anhebung des E-Moduls bei unterschiedlichen Wärmebehandlungstemperaturen ist zuerkennen .

Die Abhängigkeit des Fließbeginns von der Vordehnung ist deutlich ablesbar. Basis jeder Fließkurvenbestimmung bzw. –approximation sollte die wahre Spannung bezogen auf die plastische Dehnung sein. Die Auswertungen der Temperaturmessung beim Zugversuch zeigen große Unterschiede im Fließbeginn besonders bei höherfesten Werkstoffen, die nicht mehr zu vernachlässigen sind. Bei einer Aufbereitung der Daten für die Simulation legt der Fließbeginn die Größe der Anfangsortkurve fest. Der Unterschied im Fließbeginn sollte deshalb bei der Ermittlung der Fließortkurve Beachtung finden. Andere Verfahren zur Bestimmung des Fließbeginns sind mit relativen Unsicherheiten behaftet.

Der geschichtete Zylinderstauchversuch liefert für die Bestimmung von Fließkurven für höhere Umformgrade akzeptable Ergebnisse. Bei der Approximation der Fließkurve sind die Ergebnisse stark von gewählten Approximationsansatz und der daraus resultierenden Extrapolation abhängig. Eine Bestimmung des Fließbeginns mit Temperaturmessung ist wichtig bei Werkstoffen mit hoher Anfangsfließspannung. Bei der Kennwertermittlung für Blechwerkstoffe wurden die Methoden aufgezeigt, die besonders bei höherfesten Werkstoffen zur Parameterbestimmung anzuwenden sind und auf die Besonderheiten hingewiesen.

Das Forschungsvorhaben „Methoden zur Kennwertermittlung für Blechwerkstoffe“ wurde unter der Fördernummer AiF 12274BR von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 187
erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Kurzzeichenverzeichnis
1 Einleitung
2 Kenntnisstand
2.1 Vorbemerkungen
2.2 Zum Zugversuch
2.3 Ermittlung der Fließkurve
2.4 Bestimmung des Elastizitätsmoduls
3 Zielstellung
4 Lösungsweg
5 Der Zugversuch
5.1 Vorbemerkungen
5.2 Beschreibung des Zugversuches
5.3 Zusammenfassung der Begriffe
6 Bestimmung des Elastizitätsmoduls
6.1 Vorbemerkungen
6.2 Geschwindigkeitsversuche
6.3 Bestimmung des E-Moduls mit “Hystereseversuchen” mit einer Probe
6.4 Bestimmung des E-Moduls nach Vordehnung mit mehreren Proben
6.5 Bestimmung des E-Moduls nach Vorverfestigung und Wärmebehandlung
7 Ermittlung der Fließkurve
7.1 Dehnungs- und Spannungsmaße
7.1.1 Dehnung ε
7.12 Umformgrad ϕ
7.1.3 Spannungen
7.2 Vorgehensweise
7.3 Vergleich der Berechnungsreihenfolge
7.4 Variantendarstellung bei der Fließkurvenermittlung
7.5 Fließkurvenapproximation
7.6 Fließkurvenbestimmung mittels Stauchversuchen
7.6.1 Vorbemerkungen
7.6.2 Versuchsauswertung
8 Ermittlung des Fließbeginns
8.1 Vorbemerkungen
8.2 Bestimmung des Fließbeginns im doppeltlogarithmischen Koordinatensystem
8.3 Bestimmung des Fließbeginns mit Hilfe des Anstieges
8.4 Bestimmung des Fließbeginns mit Temperaturmessung
8.4.1 Zum Joule-Thomson-Effekt
8.4.2 Versuchsergebnisse
8.4.2.1 Werkstoffe mit ausgeprägter Streckgrenze (Fließgrenze)
8.4.2.2 Werkstoffe ohne ausgeprägte Streckgrenze (Fließgrenze)
8.5 Kurzzusammenfassung
9 Meßaufbau bei der Temperaturmessung beim Zugversuch
10 Auswertung der Temperaturmessung beim Zugversuch
11 Darstellung in der Simulation
11.1 Vorbemerkungen
11.2 Ergebnisse für den Werkstoff St06
11.3 Ergebnisse für den Werkstoff CP800
12 Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
Verzeichnis der Bilder und Anlagen
Anlagen