Erstellung eines werkstofforientierten Fertigungsprozessfensters zur Steigerung des Formgebungsvermögens von Aluminiumlegierungen unter Anwendung einer zwischengeschalteten Wärmebehandlung: Bericht aus dem Lehrstuhl für Fertigungstechnologie Prof. Dr.-Ing. habil. Marion Merklein
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Bamberg
Meisenbach GmbH Verlag
[2015]
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| Series: | Fertigungstechnik - Erlangen
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INHALTSVERZEICHNIS....................................................................................................................
1
FORMELZEICHEN UND
ABKUERZUNGEN..........................................................................................
3
FORMELZEICHEN...........................................................................................................................
3
ABKUERZUNGEN UND
BEZEICHNUNGEN...........................................................................................5
1
EINLEITUNG............................................................................................................................7
2 STAND DER
TECHNIK.............................................................................................................
9
2.1 LEICHTBAU - EIN ENTWICKLUNGSTREND IM MODERNEN
FAHRZEUGBAU..................................9
2.2
ALUMINIUMBLECHUMFORMUNG........................................................................................13
2.2.1 UMFORMVERHALTEN VON
ALUMINIUMBLECHEN......................................................13
2.2.2 GRUNDLEGENDE MIKROSTRUKTURELLE
VERFESTIGUNGSMECHANISMEN.......................14
2.2.3 THERMISCH AKTIVIERTE
ENTFESTIGUNGSVORGAENGE.................................................16
2.3 CHARAKTERISIERUNG DES MATERIALVERHALTENS MITTELS WERKSTOFFKENNGROESSEN
UND
PRUEFMETHODEN.................................................................................................................
17
2.4 MOEGLICHKEITEN ZUR ERWEITERUNG BISHERIGER FORMGEBUNGSGRENZEN VON
ALUMINIUMBLECHEN.......................................................................................................
21
2.4.1
WERKSTOFFNEUENTWICKLUNGEN.............................................................................21
2.4.2 ALUMINIUMUMFORMUNG UNTER ERHOEHTEN
TEMPERATUREN...................................22
2.4.3 ALUMINIUMUMFORMUNG MITTELS PARTIELLER
ERWAERMUNG...................................24
2.4.4 ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG.......................................................................31
3 ZIELSETZUNG DER
ARBEIT....................................................................................................
33
4 WERKSTOFFE, VERSUCHSEINRICHTUNGEN UND ANGEWANDTE METHODEN
...............................
35
4.1 VERWENDETE
VERSUCHSWERKSTOFFE..................................................................................
35
4.2 METHODEN ZUR WAERMEBEHANDLUNG DER VERSUCHSWERKSTOFFE
......................................
35
4.2.1 SYSTEM FUER DIE GLOBALE ERWAERMUNG
..................................................................
36
4.2.2 SYSTEM FUER DIE LOKALE INDUKTIVE
ERWAERMUNG..................................................36
4.3 ANLAGEN UND SYSTEME ZUR WERKSTOFF- UND BAUTEILCHARAKTERISIERUNG
.......................
39
4.3.1 UNIAXIALER
ZUGVERSUCH.....................................................................................
39
4.3.2
3-PUNKT-BIEGEVERSUCH......................................................................................
40
4.3.3
METALLOGRAFIE.....................................................................................................41
4.3.4
ULTRAKLEINLASTHAERTE................................................. 41
4.3.5 UNIVERSALBLECHPRUEFSTAND MIT INTEGRIERTER OPTISCHER DEHNUNGSMESSUNG
......
42
4.3.6 HYDRAULISCHER
TIEFUNGSVERSUCH.....................................
...............................
44
4.4 UMFORMEINRICHTUNG ZUM TIEFZIEHEN VON BLECHBAUTEILEN
.........................................
44
5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR ZWISCHENGESCHALTETEN ERWAERMUNG
..................
47
5.1 PROZESSSTRATEGIE DER ZWISCHENGESCHALTETEN ERWAERMUNG
.............................................
47
5.2 IDENTIFIZIERUNG RELEVANTER PROZESSPARAMETER UND DEREN
RANDBEDINGUNGEN.............49
5.3 BEWERTUNG DER RESULTIERENDEN WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
.............................................
55
5.3.1 MECHANISCHE KENNWERTE IN ABHAENGIGKEIT DER EINGEBRACHTEN
VORVERFESTIG
UNG......................................................................................................................56
5.3.2 MECHANISCHE KENNWERTE IN ABHAENGIGKEIT DER
ERWAERMUNGSSTRATEGIEN.........58
5.3.3 EINFLUSS EINER ZWISCHENGESCHALTETEN WAERMEBEHANDLUNG AUF DAS
GEFUEGE... 70
5.4 BEWERTUNG DER RESULTIERENDEN
UMFORMEIGENSCHAFTEN................................................77
5.4.1 EINFLUSS DES EINGEBRACHTEN SPANNUNGSZUSTANDES
...........................................
78
5.4.2 BESCHREIBUNG DES
FORMAENDERUNGSVERMOEGENS.................................................83
5.4.3 CHARAKTERISIERUNG DES TIEFZIEHVERHALTENS AN KREUZZIEHTEILEN
......................
89
5.5 DEFINITION DES WERKSTOFFTECHNISCHEN
PROZESSFENSTERS..................................................96
6 BERUECKSICHTIGUNG DER ZWISCHENGESCHALTETEN ERWAERMUNG IN DER
FE-SIMULATION.... 101
6.1 BESCHREIBUNG DES KONZIPIERTEN
SIMULATIONSMODELLS................................................. 101
6.2 INTEGRATION DER WERKSTOFFKENNDATEN IN DIE FE-SIMULATION
.....................................
107
6.3 VALIDIERUNG DER SIMULATIONSMETHODE MIT EINEM PRINZIPBAUTEIL
............................
113
6.4 ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG..................................................................................118
7 UNTERSUCHUNG DER INDUKTIONS- UND OFENERWAERMUNG ANHAND EINER
AUSGEWAEHLTEN
BAUTEILGEOMETRIE.............................................................................................................
121
7.1 ANFORDERUNGEN UND DARSTELLUNG DES
BAUTEILS........................................................... 121
7.2 WERKSTOFFTECHNISCHE BEWERTUNG DER ERWAERMUNGSSTRATEGIEN
...................................
125
7.3 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG DER
UNTERSUCHUNGEN............................................... 127
8 ANALYSE DER UEBERTRAGBARKEIT DER GEWONNENEN ERKENNTNISSE AUF DAS
WERKSTOFFSYSTEM
AA7021..............................................................................................129
8.1 EINFLUSS DER WAERMEBEHANDLUNG AUF DIE RESULTIERENDEN
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN.. 129
8.2 EINFLUSS DER AUFHEIZZEITEN AUF DIE RESULTIERENDEN
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN..........131
8.3 BEWERTUNG DES RESULTIERENDEN BRUCH
VERHALTENS....................................................... 133
9 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK..................................................................................137
10 SUMMARY AND
OUTLOOK..................................................................................................
141
11 LITERATURVERZEICHNIS.
145
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