Modeling of the thermo-mechanical behavior of pressure casting dies

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Druckgussformen sind im Betrieb einer Vielzahl thermischer und mechanischer Zyklen ausgesetzt, die letztendlich zur Bildung eines Heißrissnetzwerkes auf der Formenoberfläche führen können. Als typischer Vertreter eines Formenwerkstoffes wird in dieser Arbeit der Warmarbeitsstahl 1.2343 (X38CrMoV5-1) sowohl experimentell als auch numerisch analysiert. Ein elastisch-viskoplastisches Materialmodell wurde anhand von isothermen zyklischen Druck-Zug-Versuchen kalibriert und mittels speziellen nicht-isothermen Versuchen validiert. Das ermittelte Materialgesetz wird im weiteren für die Vorhersage von Spannungen und Dehnungen in Druckgussformen verwendet. Die Finite-Elemente-Modelle werden in ABAQUS/Standard unter Verwendung der Software Zmat implementiert und berücksichtigen neben dem elastisch-viskoplastischen Materialverhalten weitere Nichtlinearitäten wie Kontakt, latente Wärme und temperaturabhängige Materialdaten für die Schmelze wie auch für das Formenmaterial. Zwei verschiedene Arten von Modellen werden erstellt: einerseits repräsentative 2-dimensionale Modelle zur Untersuchung von lokalen Effekten und zur Sensitivitätsanalyse von Parametern und der Geometrie, andererseits ein globales Modell eines Ausschnittes einer realen Druckgussform, um einen Überblick über die Belastungssituation zu erhalten und um die Grundlage für detaillierte Submodelle zu bilden. Die Ergebnisse beschreiben die Entstehung von Eigenspannungen in der Druckgussform und die Stellen der Belastungsmaxima. Die Simulationsergebnisse stimmen sehr gut mit den Versuchsergebnissen sowie mit den Beobachtungen an Druckgussformen während der Serienfertigung überein.

Details

Titel in ÜbersetzungModellierung des thermo-mechanischen Verhaltens von Druckgussformen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2008