TY - THES

T1 - Modellierung der Belastung, des Eigenspannungsaufbaus und der Lebensdauer in Kaltmassivumformwerkzeugen

AU - Herzog, Daniela

N1 - gesperrt bis 27-09-2016

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Kaltfließpressstempel sind während ihres Einsatzes hohen lokalen Belastungen ausgesetzt, die zu zyklisch-plastischer Verformung führen. Durch diese zyklische Plastifizierung bauen sich lokale Zugeigenspannungen auf, die einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer des Werkzeugs haben. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Belastungen, den Eigenspannungsaufbau beziehungsweise die lokale Lebensdauer zu erörtern. Dies geschieht anhand von Simulationen, die mit dem FEM-Programm Abaqus durchgeführt werden. Dabei kommen verschiedene Remeshing-Methoden zum Einsatz, die das stark verzerrte Netz des Rohlings erneuern und somit die Ergebnisqualität verbessern. Des Weiteren werden Variationen der Stempeleindringtiefe und der Stempelgeometrie durchgeführt, um Unterschiede in der Belastung und im Eigenspannungsaufbau zu analysieren. Die Auswirkung dieser Variationen auf die Lebensdauer werden mit einem bruchmechanischen Lebensdauermodell untersucht. Im Vorfeld wird das für die Simulation des Umformprozesses benötigte Materialmodell durch den Vergleich zwischen der Simulation des Validierungsmodells und dem Experiment mit gekerbten Rundproben getestet. Bei der Simulation des Umformprozesses haben sich hoch belastete Bereiche am Stempel herauskristallisiert, an denen sich durch zyklisches Plastifizieren auch Eigenspannungen aufbauen. Mithilfe von verschiedenen Remeshing-Methoden wird versucht, die Ergebnisqualität der Simulationen zu verbessern. Sie zeigen bei genauerer Untersuchung Unterschiede in den Ergebnissen, im Speicherplatzbedarf und in der Rechenzeit. Die Variation der Eindringtiefe des Stempels sowie die Geometrievariation führen zu unterschiedlichen Belastungen sowie Plastifizierungs- und Eigenspannungszuständen, die wiederum eine Auswirkung auf die jeweilige Lebensdauer haben.

AB - Kaltfließpressstempel sind während ihres Einsatzes hohen lokalen Belastungen ausgesetzt, die zu zyklisch-plastischer Verformung führen. Durch diese zyklische Plastifizierung bauen sich lokale Zugeigenspannungen auf, die einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer des Werkzeugs haben. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Belastungen, den Eigenspannungsaufbau beziehungsweise die lokale Lebensdauer zu erörtern. Dies geschieht anhand von Simulationen, die mit dem FEM-Programm Abaqus durchgeführt werden. Dabei kommen verschiedene Remeshing-Methoden zum Einsatz, die das stark verzerrte Netz des Rohlings erneuern und somit die Ergebnisqualität verbessern. Des Weiteren werden Variationen der Stempeleindringtiefe und der Stempelgeometrie durchgeführt, um Unterschiede in der Belastung und im Eigenspannungsaufbau zu analysieren. Die Auswirkung dieser Variationen auf die Lebensdauer werden mit einem bruchmechanischen Lebensdauermodell untersucht. Im Vorfeld wird das für die Simulation des Umformprozesses benötigte Materialmodell durch den Vergleich zwischen der Simulation des Validierungsmodells und dem Experiment mit gekerbten Rundproben getestet. Bei der Simulation des Umformprozesses haben sich hoch belastete Bereiche am Stempel herauskristallisiert, an denen sich durch zyklisches Plastifizieren auch Eigenspannungen aufbauen. Mithilfe von verschiedenen Remeshing-Methoden wird versucht, die Ergebnisqualität der Simulationen zu verbessern. Sie zeigen bei genauerer Untersuchung Unterschiede in den Ergebnissen, im Speicherplatzbedarf und in der Rechenzeit. Die Variation der Eindringtiefe des Stempels sowie die Geometrievariation führen zu unterschiedlichen Belastungen sowie Plastifizierungs- und Eigenspannungszuständen, die wiederum eine Auswirkung auf die jeweilige Lebensdauer haben.

KW - Kaltfließpressen

KW - Plastizität

KW - Eigenspannungsaufbau

KW - Remeshing-Methoden

KW - Belastungsanalyse

KW - Materialmodell

KW - Prozessvariation

KW - Geometrievariation

KW - cold forging tools

KW - plasticity

KW - residual stress

KW - remeshing methods

KW - analysis of loading

KW - material model

KW - variation of process

KW - variation of geometry

M3 - Diplomarbeit

ER -