Untersuchung des Formänderungsvermögens metallischer Werkstoffe mit hohem hydrostatischen Zugspannungsanteil und höheren Temperaturen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im bearbeiteten Projekt wurde der Einfluss von Spannungszustand und Temperatur auf das Formänderungsvermögen bei der Massivumformung metallischer Werkstoffe untersucht. Der Focus lag dabei auf Spannungszuständen mit einem hohen positiven hydrostatischen Spannungsanteü. Der Werkstoff 20MoCrS4 wurde in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500°C untersucht. Das Projekt nutzte eine kombinierte experimentell-theoretische Vorgehensweise zur Bestimmung sowohl dehnpfadunabhängiger als auch dehnpfadabhängiger Versagenskriterien. Dem Experiment wurde eine vorrangige Bedeutung und Aufmerksamkeit eingeräumt. Es hatte die Aufgabe, eine Datenbasis zu schaffen, auf der die Identifikation der in den Kriterien enthaltenen freien Parameter erfolgen kann. Mittels Zugversuchen an umlaufend gekerbten Rundproben in einer sehr steifen hydraulischen Zugvorrichtung wurden Versagenszustände bei variierendem hydostatischen Spannungsanteil erzeugt. Es konnte zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass die Rissinitiierung bei allen Versuchen im unmittelbaren Bereich des Ligamentzentrums stattfand. Die zur Identifikation der Parameter der verschiedenen Versagenskriterien benötigten lokalen Spannungs- und Deformationsverläufe für das versagende materielle Teilchen wurden mit FEM-Simulationen unter Nutzung einer Reihe von Validierungsmöglichkeiten bereitgestellt. Es wurden sowohl dehnpfadunabhängige als auch dehnpfadabhängige Kriterien gefunden, die die experimentellen Ergebnisse gut widerspiegeln. Eine gute Versagensprognose kann mit der Dehnungshypothese aus der Gruppe der pfadunabhängigen Kriterien und mit der Hypothese nach Frobin aus der Gruppe der pfadabhängigen Kriterien erzielt werden. Die Ergebnisselassen Potential für Anwendungen und weitere Untersuchungen erkennen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Koca, M., Naumann, J.: Failure Criteria for Bulk Metal Forming at elevated Temperatures. 5th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics. May 10-13 2006. Püchov, Slovakia. Abstract. ISBN 80-969228-0-7
- Koca, M.; Naumann, J.; Stockmann, M.: Experimentell-theoretische Untersuchung des Formänderungsvermögens metallischer Werkstoffe. Vortrag und Tagungsband, 76th Annual Scientific Conference Luxembourg, March 28-April 1, 2005. GAMM 2005. Abstracts Part 1, S, 193-194.
- Naumann J., Abschlussbericht SFB 283 "Prozessketter der Massivumformung unter Aspekten der Produktivität und Umweltverträglichkeit". Chemnitz 2004, ISBN 3-00-014235-5,3.17-46
- Stockmann, M.; Naumann, J.; Koca, M.: Application of strain gages in the material science. Transactions of Famena, 2005, 29(2), 17-22.
- Stockmann, M.; Naumann, J.; Koca, M.: Die Anwendung von Dehnungsmessstreifen in der Werkstoffmechanik.ln: GESA-Symposium 2005, VDI-Berichte Nr. 1899, S. 473-478. VDI-Verlag Düsseldorf. ISBN: 3- 18-091899-3
