Franceschi, Alessandro (2023)
Anforderungsspezifische Einstellung des Eigenspannungszustands in der Kaltmassivumformung.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00023286
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version
Text
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Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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Type of entry: | Primary publication | ||||
Title: | Anforderungsspezifische Einstellung des Eigenspannungszustands in der Kaltmassivumformung | ||||
Language: | German | ||||
Referees: | Groche, Prof. Dr. Peter ; Oechsner, Prof. Dr. Matthias | ||||
Date: | 2023 | ||||
Place of Publication: | Darmstadt | ||||
Collation: | X, 176 Seiten | ||||
Date of oral examination: | 20 December 2022 | ||||
DOI: | 10.26083/tuprints-00023286 | ||||
Abstract: | In der metallverarbeitenden Industrie werden Eigenspannungen bislang aufgrund ihrer negativen und insbesondere schwerwiegenden Einflüsse auf Bauteileigenschaften als Störgröße betrachtet. Daher ist es gängige Praxis, Gegenmaßnahmen zur Eigenspannungsbegrenzung zu ergreifen. Überwiegend wird eine Nachbearbeitung durch eine Wärmebehandlung oder eine mechanische Oberflächenbearbeitung abzielen. In der vorliegenden Arbeit wird ein drastischer Paradigmenwechsel bei der Herstellung von achsensymmetrischen kaltfließgepressten Bauteilen angestrebt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Leistungsfähigkeit dieser Komponente durch eine bewusste, anforderungsspezifische und systematische Optimierung ihres Spannungszustandes zu verbessern. Dieser Prozess wird als „Maßgeschneidertes Eigenspannungsdesign“ (engl. Tailored Residual Stress Design) bezeichnet. Achsensymmetrische Kaltumformprozesse bieten aufgrund ihrer Beschaffenheit besondere Möglichkeiten zur Eigenspannungsanpassung und zur analytischen Beschreibung der zugrundeliegenden Phänomene. Für zwei Mechanismen der Spannungsüberlagerung erfolgt eine Definition sowie eine neuartige analytische Modellierung. Diese sind die Teil- und Vollumformung. Diese neuen Erkenntnisse werden auf das Voll-Vorwärts Fließpressen angewandt. Zwei Systeme zur selektiven Steuerung des Spannungszustands während des Umformprozesses werden für das Voll-Vorwärts Fließpressen entwickelt. Die Eigenspannungen können durch den Einsatz eines Gegenstempels während der Hauptumformung oder durch die Steuerung der Matrizenvorspannung während der Ausstoßphase kontrolliert werden. Beide Strategien werden durch FE-Simulationen untersucht und experimentell durch Röntgenbeugung und qualitative zerstörende Messmethoden validiert. Experimentell lässt sich zeigen, dass die hergestellten Teile deutlich bessere Eigenschaften hinsichtlich ihrer Dauerfestigkeit sowie ihrer Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Zusätzlich wird auch eine Vermeidung von Verzug festgestellt Schließlich wird die Kombination der beiden Strategien numerisch untersucht. Es zeigt sich, dass das Spektrum des erreichbaren Eigenspannungsprofils durch eine gezielte Steuerung der Teil- und Vollumformung erweitert werden kann. Auf der Grundlage der Simulationen wird ein analytisches Tool für die direkte Korrelation von steuerbaren Eingangsparametern und Endspannungszuständen erstellt. Dies bietet die Grundlage für die Realisierung einer systematischen anforderungsspezifischen Anpassung des Eigenspannungszustands während der Produktion. |
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Alternative Abstract: |
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Status: | Publisher's Version | ||||
URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-232861 | ||||
Classification DDC: | 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering 600 Technology, medicine, applied sciences > 670 Manufacturing |
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Divisions: | 16 Department of Mechanical Engineering > Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) > Tribology | ||||
Date Deposited: | 14 Apr 2023 12:05 | ||||
Last Modified: | 18 Apr 2023 06:50 | ||||
URI: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/23286 | ||||
PPN: | 506971813 | ||||
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