Process development for manufacturing ultrafine-grained aluminum semi-finished-products

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Die Korngröße eines Metalles hat einen großen Einfluss auf dessen Materialeigenschaften. Aus diesem Grund hat die Erforschung von nanostrukturierten oder ultrafeinkörnigen (UFG) Materialien, also Materialien mit einer Korngröße von weniger als 1000 nm, in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Nanostrukturierte Materialien können mittels sogenannter severe plastic deformation (SPD) Prozesse hergestellt werden. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Maschine zur Herstellung solcher Materialien mittels eines modifizierten Equal Channel Angular Pressing (ECAP) Verfahrens. Die Maschine ermöglicht durch ein simulationsgestütztes Heizungssystem, sowie durch zwei hydraulische Zylinder zur Aufbringung eines Gegendruckes bei der Fertigung, die Herstellung von nanostrukturiertem Aluminium bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen. Das Werkzeug stellt bei diesem Verfahren die größte Herausforderung dar. Aus diesem Grund wurden insgesamt vier Werkzeugkonzepte entwickelt und erpropt. Bei der Konzeption der Maschine wurde vor allem auf die Entwicklung eines Digitalen Konzeptes gedacht. Es wurde eine Verbindung zwischen der Maschine und den dazugehörigen Finite Elemente Simulationen, durch die Programmierung zweier digitalen Schatten hergestellt. Diese ermöglichen die automatische Berechnungen des Pressvorganges, sowie des Aufheizens des Materials beim Versuch. Ein Konzept zur Speicherung und automatischen Auswertung der Versuche wurde ebenfalls integriert. Der kombinierte Einfluss der Reibbedingungen sowie des aufgebrachten Gegendruckes auf die Presskräfte, den Spannungszustand während der Umformung, der Homogenität der Umformung, sowie auf die entstehende Geometrie wurde mittels Finite Elemente Simulationen untersucht. Erste Versuche mit der Aluminiumlegierung EN-AW-1080 wurden durchgeführt und der Einfluss von verschiedenenen Gegendrücken auf das Material wurde mittels Härtemessungen untersucht.

Details

Titel in ÜbersetzungProzessentwicklung zur Herstellung ultrafeinkörniger Aluminiumhalbzeuge
OriginalspracheEnglisch
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 1800