TY - BOOK

T1 - Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten des Radialschmiedens zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile mittels Finiter-Elemente-Methoden

AU - Wallner, Stefan

N1 - gesperrt bis 15-05-2017

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Die Abbildung des komplexen Radialschmiedeverfahrens durch FE-Methoden ist aufgrund des inkrementellen Charakters sehr zeitaufwendig. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Untersuchung unterschiedlicher Modellierungsansätze sowie die Schaffung einer automatisierten Eingabeoberfläche, um den Aufwand für die Modellierung als auch die Rechendauer zu verkürzen. Durch die Verifikation von zwei- und dreidimensionalen Rechnungen wurde die Aussagefähigkeit der unterschiedlichen Ansätze bezüglich der lokalen Größen, wie werkstofffluss, Spannungen und Umformgrade sowie der globalen Größen, wie der erforderlichen Umformkraft untersucht. Dadurch wurde die beschänkte Einsatzfähigkeit der einfachen zweidimensionalen Simulation gezeigt. Durch die Entwicklung eines automatisierten Berechnungsablaufes konnte die Effizeinz der 3D-Simulation zufolge des drastisch reduzierten Zeitaufwands in der Modellierungs- und Berechnungsphase erhöht werden. Die so geschaffenen Simulationsmodelle dienen der Untersuchung von Einflussfaktoren auf unterschiedlichen Einsatzgebieten des inkrementellen Radialschmiedeverfahrens. So wird im Rahmen der Arbeit der Einfluss der Werkzeugschmiegungen und des Drehwinkels auf das entstehende Werkstück beim Einstech- und Vorschubverfahren untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die maximale Wanddicke eines Rohres beim Einstechverfahren durch geometrische Beziehungen im voraus berechnet werden kann. Die durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Parameter auf das Radialschmieden eines Rohres über Dorn im Vorschubverfahren zeigen die verfahrensbedingten Grenzen auf und beschreiben Möglichkeiten um diese zu erweitern. Für das Schmieden von Vollquerschnitten konnte durch die gegenüberstellende Betrachtung verschiedener Stichpläne und die Erweiterung des Schlagauslassens während eines Stiches der Einfluss auf die Kerndurchformung dargestellt werden. Für das Verfahren des Axial-Radial-Umformens konnte durch zahlreiche Berechnungen der Einfluss unterschiedlicher Werkzeugkinematiken auf die maxiaml herstellbare Anstauchung gezeigt werden. Durch das gezielte radiale Führen des Werkzstückes durch die Werkzeuge kann der einsatzbereich des Axial-Radial-Umformens erweitert werden.

AB - Die Abbildung des komplexen Radialschmiedeverfahrens durch FE-Methoden ist aufgrund des inkrementellen Charakters sehr zeitaufwendig. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Untersuchung unterschiedlicher Modellierungsansätze sowie die Schaffung einer automatisierten Eingabeoberfläche, um den Aufwand für die Modellierung als auch die Rechendauer zu verkürzen. Durch die Verifikation von zwei- und dreidimensionalen Rechnungen wurde die Aussagefähigkeit der unterschiedlichen Ansätze bezüglich der lokalen Größen, wie werkstofffluss, Spannungen und Umformgrade sowie der globalen Größen, wie der erforderlichen Umformkraft untersucht. Dadurch wurde die beschänkte Einsatzfähigkeit der einfachen zweidimensionalen Simulation gezeigt. Durch die Entwicklung eines automatisierten Berechnungsablaufes konnte die Effizeinz der 3D-Simulation zufolge des drastisch reduzierten Zeitaufwands in der Modellierungs- und Berechnungsphase erhöht werden. Die so geschaffenen Simulationsmodelle dienen der Untersuchung von Einflussfaktoren auf unterschiedlichen Einsatzgebieten des inkrementellen Radialschmiedeverfahrens. So wird im Rahmen der Arbeit der Einfluss der Werkzeugschmiegungen und des Drehwinkels auf das entstehende Werkstück beim Einstech- und Vorschubverfahren untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die maximale Wanddicke eines Rohres beim Einstechverfahren durch geometrische Beziehungen im voraus berechnet werden kann. Die durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Parameter auf das Radialschmieden eines Rohres über Dorn im Vorschubverfahren zeigen die verfahrensbedingten Grenzen auf und beschreiben Möglichkeiten um diese zu erweitern. Für das Schmieden von Vollquerschnitten konnte durch die gegenüberstellende Betrachtung verschiedener Stichpläne und die Erweiterung des Schlagauslassens während eines Stiches der Einfluss auf die Kerndurchformung dargestellt werden. Für das Verfahren des Axial-Radial-Umformens konnte durch zahlreiche Berechnungen der Einfluss unterschiedlicher Werkzeugkinematiken auf die maxiaml herstellbare Anstauchung gezeigt werden. Durch das gezielte radiale Führen des Werkzstückes durch die Werkzeuge kann der einsatzbereich des Axial-Radial-Umformens erweitert werden.

KW - radial forging

KW - axial-radial-forging

KW - Finite-Element methods

KW - optimisation

KW - Radialschmieden

KW - Axial-Radial-Schmieden

KW - FEM-Simulation

KW - Optimierung

KW - Einsatzmöglichkeiten

KW - Analytische Ansätze

M3 - Dissertation

ER -