TY - THES

T1 - Charakterisierung der Luftfahrtlegierung AA7050 zur Optimierung des industriellen Warmwalzens

AU - Weber, Andreas Martin

N1 - gesperrt bis null

PY - 2008

Y1 - 2008

N2 - Die AMAG rolling GmbH in Ranshofen stellt hochwertige Aluminiumprodukte, wie zum Beispiel den hochfesten Werkstoff AA7050, für die Luftfahrtindustrie her. Jedoch können die steigenden Anforderungen im Bezug auf Festigkeit und Bruchzähigkeit mit der momentanen Prozessführung nicht ausreichend befriedigt werden. Durch eine Reduzierung des rekristallisierten Anteils kann eine Optimierung des Gefüges zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften erzielt werden. Der Fokus der Untersuchungen wurde auf unterschiedliche Parameter des Warmwalzprozesses und der vorhergehenden Wärmebehandlung gelegt. Bei der Wärmebehandlung wurden die Homogenisierungszeiten und die anschließenden Abkühlbedingungen variiert und die Auswirkungen von zusätzlichem Anwärmen vor der Umformung getestet. Beim Warmwalzprozess selbst war der Einfluss der Stichabnahme von Interesse, die zu unterschiedlicher Einbringung von Verformungsenergie führt. Die Untersuchungen wurden mit einem Warmumformsimulator am Lehrstuhl für Umfortechnik durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass für die Ausbildung eines erholten Gefüges drei entscheidende Kriterien maßgeblich sind: Die Ausbildung der groben Sekundärphasen (>5 m), die als Keimstellen für die Rekristallisation dienen, ist durch eine eher kurze Homogenisierungszeit zu verringern und die Reduzierung der Verformungsenergie kann durch einen hohe Walztemperatur bei geringer Dehnrate (besonders bei großen Stichabnahmen) verwirklicht werden. Als drittes Kriterium ist die Ausbildung einer fein verteilten dispersen Zikoniumaluminid--Phase entscheidend. Die besten Ergebnisse konnten bei jenen Versuchen erreicht werden, in denen nach der Homogenisierung das Gefüge der Probe mit Wasser abgeschreckt oder direkt aus der Homogenisierungshitze in den Verformungsprozess eingesetzt wurde. Des Weiteren galt es das Phänomen des Aufberstens, auch Crocodiling genannt, bei der Warmumformung zu untersuchen. Dafür wurden Keilwalzversuche bei unterschiedlichen Walztemperaturen eingesetzt, durch welche der Einfluss der Umformrate gezeigt werden sollte. Es wurde eine globale Grenztemperatur von 460°C festgestellt, bei der es lokal zu ersten Aufschmelzungen kommt, die zu Rissbildung führen. Als grundlegende Tätigkeiten wurden Untersuchungen von Warmfließkurven und thermophysikalischen Daten durchgeführt, die zum Einen die Charakterisierung des Werkstoffs zum Ziel hatten und zum Anderen eine notwendige Basis für die durchgeführten Versuchsreihen bildeten.

AB - Die AMAG rolling GmbH in Ranshofen stellt hochwertige Aluminiumprodukte, wie zum Beispiel den hochfesten Werkstoff AA7050, für die Luftfahrtindustrie her. Jedoch können die steigenden Anforderungen im Bezug auf Festigkeit und Bruchzähigkeit mit der momentanen Prozessführung nicht ausreichend befriedigt werden. Durch eine Reduzierung des rekristallisierten Anteils kann eine Optimierung des Gefüges zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften erzielt werden. Der Fokus der Untersuchungen wurde auf unterschiedliche Parameter des Warmwalzprozesses und der vorhergehenden Wärmebehandlung gelegt. Bei der Wärmebehandlung wurden die Homogenisierungszeiten und die anschließenden Abkühlbedingungen variiert und die Auswirkungen von zusätzlichem Anwärmen vor der Umformung getestet. Beim Warmwalzprozess selbst war der Einfluss der Stichabnahme von Interesse, die zu unterschiedlicher Einbringung von Verformungsenergie führt. Die Untersuchungen wurden mit einem Warmumformsimulator am Lehrstuhl für Umfortechnik durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass für die Ausbildung eines erholten Gefüges drei entscheidende Kriterien maßgeblich sind: Die Ausbildung der groben Sekundärphasen (>5 m), die als Keimstellen für die Rekristallisation dienen, ist durch eine eher kurze Homogenisierungszeit zu verringern und die Reduzierung der Verformungsenergie kann durch einen hohe Walztemperatur bei geringer Dehnrate (besonders bei großen Stichabnahmen) verwirklicht werden. Als drittes Kriterium ist die Ausbildung einer fein verteilten dispersen Zikoniumaluminid--Phase entscheidend. Die besten Ergebnisse konnten bei jenen Versuchen erreicht werden, in denen nach der Homogenisierung das Gefüge der Probe mit Wasser abgeschreckt oder direkt aus der Homogenisierungshitze in den Verformungsprozess eingesetzt wurde. Des Weiteren galt es das Phänomen des Aufberstens, auch Crocodiling genannt, bei der Warmumformung zu untersuchen. Dafür wurden Keilwalzversuche bei unterschiedlichen Walztemperaturen eingesetzt, durch welche der Einfluss der Umformrate gezeigt werden sollte. Es wurde eine globale Grenztemperatur von 460°C festgestellt, bei der es lokal zu ersten Aufschmelzungen kommt, die zu Rissbildung führen. Als grundlegende Tätigkeiten wurden Untersuchungen von Warmfließkurven und thermophysikalischen Daten durchgeführt, die zum Einen die Charakterisierung des Werkstoffs zum Ziel hatten und zum Anderen eine notwendige Basis für die durchgeführten Versuchsreihen bildeten.

KW - Aluminium alloy AA7050 Fracture Toughness

KW - Aluminiumlegierung AA7050 Bruchzähigkeit

M3 - Masterarbeit

ER -