Gezielte Einstellung von Eigenspannungen während der Kaltmassivumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Groche; Professor Dr.-Ing. Matthias Oechsner
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 374584412

Gesamtziel des Vorhabens ist die grundlegende wissenschaftliche Analyse und Nutzung des Einflusses durch Kaltmassivumformung eingebrachter Eigenspannungen auf die Beanspruchbarkeit von Bauteilen aus austenitischen Stählen. In den beiden vorangehenden Phasen war das Forschungsziel das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Umformprozess, Eigenspannungen, Phasenumwandlungen und Bauteileigenschaften an verschiedenen austenitischen Stählen. Ebenso wurde die Eigenspannungsfortpflanzung entlang Prozessketten analysiert und der Einfluss verschiedener prozess- und messtechnischer Störgrößen untersucht. Zugrundeliegende Mechanismen konnten erklärt und analytisch beschrieben werden. Ergebnisse von numerischen Simulationen der Prozesse zeigen eine gute Übereinstimmung mit experimentellen Eigenspannungsanalysen. In der 3. Phase werden die untersuchten Zusammenhänge zur Entwicklung von Methoden für den zuverlässigen Einsatz der entwickelten Strategien genutzt. Mit Hilfe der systematischen Nutzung der in den vorherigen Projektphasen entwickelten Technologien soll eine maßgeschneiderte Eigenspannungsauslegung prozesssicher realisiert werden.Dazu werden im ersten Schritt mit analytischen und numerischen Berechnungen optimierte Soll-Eigenspannungsverteilungen auf Basis von Beanspruchungsanalysen für unterschiedliche Beanspruchungsfälle bestimmt. Die daraus abgeleitete Kaltumformstrategie mit den bereits erarbeiteten Auslegungsverfahren zielt auf die Einstellung der ermittelten lokalen Soll-Eigenspannungsverteilungen im Umformprozess. Als Resultat liegen modellbasiert bestimmte Zusammenhänge zwischen den äußeren Beanspruchungen als Eingangsparameter und den resultierenden Prozessparametern als Ausgangsparameter vor. Die Modelle berücksichtigen einerseits die mit experimentellen und numerischen Verfahren umfassend untersuchten Eigenspannungsentwicklungen in Prozessketten sowie andererseits die durch Eigenspannungen erzielbaren Verbesserungen der Bauteileigenschaften. Damit sollen auch die Voraussetzungen für eine praktische Anwendung und industrielle Weiterentwicklung der entwickelten Strategie geschaffen werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2013: Gezielte Nutzung umformtechnisch induzierter Eigenspannungen in metallischen Bauteilen