Grundlagen der Umformtechnik

• Kurvenverlauf (Nennspannung) bezieht sich auf einen konstanten Probenquerschnitt

• Zunehmende Dehnung

  • Probenquerschnitt nimmt ab

  • Tatsächliche Spannung ist höher als die Nennspannung

  • Tatsächliche Spannung = Fließspannung k_f

• Die Gleitung beginnt in Ebenen, in denen die resultierende Schubspannung am größten ist

• Die durch Gleitung wandernden Versetzungen blockieren sich gegenseitig, bzw. stoßen an Korngrenzen

• Die weitere Umformung ist nur möglich durch Inanspruchnahme ungünstiger orientierter Gleitebenen mit entsprechend höherem Spannungsbedarf

• Warmumformung:

  • Reduktion der Umformkraft

  • Große Formänderungen ohne Werkstoffversagen

• Ziel:

  • Erniedrigungen der Fließspannung

  • geringe Verfestigung

• Wird erreicht durch:

  • Erholung

  • Rekristallisation

-> Abbau der Verfestigung durch Änderung der Versetzungsdichte und der Versetzungsanordnung

• in der Umformzone/während der Umformung

• schnelle Vorgänge, da begünstigt durch ständige Neubildung von Leerstellen und Versetzungeng (Erreichen eines Gleichgewichtszustandes)

• außerhalb der Umformzone z.B. beim Abkühlen oder nachfolgender Glühung

• Veränderung eines vorgegebenen Gefüges

I Verfestigungsphase (Zunahme der Versetzungsdichte)

II Stationärer Teil (Bildung von Subkörnern, GG zwischen Versetzungsbildung und -annihilation)

durch dynamische Erholung und dynamische Rekristallisation:

Richtungsabhängigkeit verschiedener physikalischer und chemischer Eigenschaften eines Stoffes, insbesondere bei Kristallen

• bei vielen Umformverfahren muss dei richtungsbahhängigkeit der Werkstoffeigenschaften, die Anisotropie, berücksichtigt werden (Bsp.: Zipfelbildung beim Tiefziehen von Blechen)

• aus der Sicht der Umformtechnikg sind die elastische und plastische Anistropie sowie die anisotrpüe Verfestogung von Bedeutung

• Die Fließspannung kf ist die SPannung, sie bei einachsigem Spannungszustand zu plastischem Fließen führt kf=σ1

• kf ist abhängig vom Werkstoff (Legierung, gefügezustand) sowie von der Formänderung, der Formänderungsgeschwindigkeit und der Temperatur

Die Darstellung des Zusammenhangs

heißt Fließkurve

typischer Verlauf von Kaltfließkurven (Verfestigung):

XXXXXX

• Zugversuch (Nachteil, da hier nur bis zur Gleichmaßdehnung gemessen wird, in der Umformtechnik aber oft größere Formänderungen auftreten)

• Stauchversuch

Fließbedingungen geben an, wann ein mehrachsiger Spannungszustand zu plastischem Fließen führt

• Schubspannungshypothese (TRESCA)

• Gestaltänderungsenergiedichte-Hypothese (VON MISES)

• im elastischen Bereich (sigma_v < kf) wird der Zusammenhang zwsichen Spannungen und Formänderung durch das Hookesche Gesetz beschrieben

• im plastischen Bereich (sigma_v = kf) beschreibt das Fließgesetz einen Zusammenhang zwischen dem Spannungszustand (Deviator) und der Formänderungsgeschwindigkeit

• Haftreibung

• Gleitreibung

• Rollreibung

In der Umformtechnik liegt meistens Mischreibung vor, da in den Kontaktzonen sehr hohe Normalspannungen auftreten

• Oberflächengeometrie

• Flächenpresssung

• Relativgeschwindigkeit

• Schichtaufbau

• Schmierstoff

• etc..

hängt in der Umformtechnik u.a. auch vom Normaldruck und der tangentialen Verschiebung ab. Dies kann qualitativ über Änderungen der Oberflächentopologie während der Umformung beschrieben werden.

Unterschieden wird:

• nominelle Berühungsfläche

• reale Berührungsfläche

z.B. vergößert plastische Verformung der Rauheitsspitzen den Anteil der realen Kontaktfläche

Wärmetransport in einem Körper

Wärmeaustausch eines Körpers mit der Umgebung

• Von Körper zu Körper

• Von Körper zu Fluid (Kovektion)

  • Natürliche Konvektion infolge von Dichteunterschieden

  • Erzwungene Konvektion infolge von Druckunterschieden

• Strahlung zur Umgebung

• Umformkraft

• Umformarbeit

• Umformleistung