Beschreibung der thermomechanischen Prozesse beim Strangpressen von korngefeinten aluminiumfreien Magnesiumlegierungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Strangpressen von metallischen Werkstoffen gehört zu den etablierten Technologien zur Herstellung von Profilen. Dabei wird ein Metallblock durch eine Matrize gepresst. Die Ausbildung der Gefüge in den Profilen und insbesondere die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge werden durch die Wahl der Prozessparameter während des Strangpressens wie Temperatur und Verformungsgeschwindigkeit bestimmt. Das Umform- und Rekristallisationsverhalten wird zudem durch Legierungselemente verändert, etwa mit dem Ziel der Kornfeinung und/oder Kornstabilisierung. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung einer auf numerischen Simulationen des Strangpressens beruhenden Methode zur legierungsbezogenen Analyse der Gefügeentwicklung. Hierzu wurde ein makroskopisch-phänomenologisches Stoffgesetz entwickelt, mit dessen Hilfe Temperatur- und Verformungsfelder während des Prozesses berechnet werden können. Das Stoffgesetz wurde in ein Finite-Elemente-Programm implementiert und die zuverlässige Arbeitsweise des Programms verifiziert. Auf diese Weise konnten Strangpressversuche an zwei Beispiellegierungen unterschiedlicher Ausgangsgefüge, ZE10 und ZEK100, simuliert und die Temperatur- und Verformungsfelder während des Strangpressens berechnet werden. Parallel wurde die Temperatur- und Verformungsgeschichte des Materials während des Strangpressens experimentell erfasst. Eine Variation der Strangpressgeschwindigkeit führte zu einer deutlichen Änderung in den notwendigen Presskräften sowie zu einer Erwärmung des Materials beim Strangpressen. Die resultierenden Profile weisen eine deutliche Geschwindigkeitsabhängigkeit hinsichtlich ihres Gefüges und ihrer mechanischen Eigenschaften auf. Mit dieser Arbeit wird erstmals ein Modell für das Strangpressen von Magnesiumlegierungen erstellt, welches die resultierenden Eigenschaften der Profile prozessparameterabhängig vorhersagt. Zur Anwendung des Modells sind lediglich Informationen über das Fließverhalten der untersuchten Legierungen erforderlich. Des Weiteren können wesentliche Verfahrensparameter wie die erforderliche Presskraft und die lokale Temperaturerhöhung beim Strangpressen vorhergesagt werden. Eine Zuordnung der lokalen Kenngrößen mit den im Strangpressexperiment gefundenen Mikrostrukturen ermöglicht darüber hinaus eine Vorhersage der Gefügeentwicklung und damit eine Optimierung des Strangpressprozesses hinsichtlich der verwendeten Prozessparameter.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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"On the Modeling of Extrusion of Magnesium Alloys", Poster-Beitrag zur DGM-Tagung Strangpressen 2006, Weimar, Germany
S. Ertürk
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"On the Modeling of Plastic Deformation of Magnesium Alloys", 9th Int. Conf. on Numerical Methods in Industrial Forming Processes (NUMIFORM07), 17. – 21.06.2007, Porto, Portugal, AIP Conf. Proc. 908(1), pp. 1313-1318
S. Ertürk, D. Steglich, J. Bohlen, D. Letzig and W. Brocks
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"Modelling and Simulation of Extrusion of Magnesium Alloys", 11th European Conf. on Material Forming (ESAFORM08), 23.-25.04.2008, Lyon, France
S. Ertürk, D. Steglich, J. Bohlen, D. Letzig and W. Brocks
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Thermo-mechanical Modelling and Simulation of Magnesium Alloys during Extrusion Process, Dissertation (2009), GKSS Bericht 13/2009, ISSN 0344-9629, Geesthacht 2009
S. Ertürk
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„Thermo-Mechanical Modelling of Indirect Extrusion Process for Magnesium Alloys” Int.Conf. on Material Forming (ESAFORM2009), 27.04-29.04.2009 Enschede, Niederlande, International Journal of Material Forming 2 (S1) (2009) 49-52
S. Ertürk, D. Steglich, J. Bohlen, D. Letzig and W. Brocks
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“Modelling of thermo-mechanical Behaviour of Magnesium Alloys during Indirect Extrusion”, Key Eng. Mater. 424 (2010) 167 – 171
S. Ertürk, D. Steglich, J. Bohlen, D.Letzig, W. Brocks
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“Modelling the thermomechanical behaviour of magnesium alloys during indirect extrusion”, 10. Int. Conf. on Numerical Methods in Industrial Forming Processes (NUMIFORM 2010), 13.- 17.06.2010, Pohang, Korea
D. Steglich, S. Ertürk, J. Bohlen, D. Letzig, W. Brocks
