TY - THES

T1 - Walzkraftberechnung für das Kaliberwalzen

AU - Silbergasser, Harald

N1 - gesperrt bis null

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Neben der Voraussage des Walzkraft- und Arbeitsbedarfs sind die zu erwartende Endgeometrie des Umformgutes, sowie die Gefügeentwicklung während des Umformprozesses die wichtigsten Ziele der Umformtechnik. Um dem Walzwerker bei der Auswahl und Durchführung der Kraft- und Geometrieberechnung zu unterstützen, beschäftigt sich diese Arbeit mit dem Prozess des Kaliberwalzens. Untersucht werden mittels analytischen Berechnungsmethoden und FEM-Simulation die Ausbildung der Walzkraft sowie die der Endgeometrie des Walzgutes. Dazu wurden die Stiche vom Typ Quadrat-Raute, Raute-Quadrat und Quadrat-Oval berechnet. Die analytische Berechnung beinhaltet vier Ansätze zur Berechnung der maßgebenden Größen je Stich. Die mittlere Höhe wurde einerseits mit der Methode der maximalen Breite, und andererseits iterativ bestimmt. Für die Berechnung der gedrückten Fläche wurden die empirischen Formeln von Zouhar und die Berechnung mit der mittlere Breite angewendet. Die FEM-Simulation wurde analog zu den analytischen Berechnungen angelegt und mit dem Programm DEFORM3D™ durchgeführt. Die Gegenüberstellung der Ergebnisse lässt darauf schließen, dass die iterative Methode zur Bestimmung der mittleren Höhe nur im Falle einer Neuauslegung eines Kalibers sinnvoll ist und für die Berechnung von bereits bestehenden Kalibern die Methode der maximalen Breite ausreichend ist. Bei der Berechnung der gedrückten Fläche wird unter Verwendung der mittleren Breite der größte Fehler gemacht, da bei den meisten Kalibern die gedrückte Fläche kein Viereck ist. Die Simulation liefert neben der Walzkraft noch die Verteilung von Umformgrad und Umformgeschwindigkeit, die in der analytischen Berechnung lediglich als Mittelwerte bestimmt werden können. Dadurch können Gebiete mit hohen Umformgraden bzw. Umformgeschwindigkeiten identifiziert werden und diese Erkenntnisse in Überlegungen bezüglich der Gefügeausbildung im Walzgut miteinbezogen werden. Dennoch sind auch die Ergebnisse der Simulation kritisch zu betrachten, da jede Simulation eine vereinfachte Darstellung der Realität ist. Neben Versuchswalzungen sollte der Walzwerker eine Kombination aus analytischer Berechnung und kritisch betrachteter FEM-Simulation anwenden, um wirtschaftlich produzieren zu können.

AB - Neben der Voraussage des Walzkraft- und Arbeitsbedarfs sind die zu erwartende Endgeometrie des Umformgutes, sowie die Gefügeentwicklung während des Umformprozesses die wichtigsten Ziele der Umformtechnik. Um dem Walzwerker bei der Auswahl und Durchführung der Kraft- und Geometrieberechnung zu unterstützen, beschäftigt sich diese Arbeit mit dem Prozess des Kaliberwalzens. Untersucht werden mittels analytischen Berechnungsmethoden und FEM-Simulation die Ausbildung der Walzkraft sowie die der Endgeometrie des Walzgutes. Dazu wurden die Stiche vom Typ Quadrat-Raute, Raute-Quadrat und Quadrat-Oval berechnet. Die analytische Berechnung beinhaltet vier Ansätze zur Berechnung der maßgebenden Größen je Stich. Die mittlere Höhe wurde einerseits mit der Methode der maximalen Breite, und andererseits iterativ bestimmt. Für die Berechnung der gedrückten Fläche wurden die empirischen Formeln von Zouhar und die Berechnung mit der mittlere Breite angewendet. Die FEM-Simulation wurde analog zu den analytischen Berechnungen angelegt und mit dem Programm DEFORM3D™ durchgeführt. Die Gegenüberstellung der Ergebnisse lässt darauf schließen, dass die iterative Methode zur Bestimmung der mittleren Höhe nur im Falle einer Neuauslegung eines Kalibers sinnvoll ist und für die Berechnung von bereits bestehenden Kalibern die Methode der maximalen Breite ausreichend ist. Bei der Berechnung der gedrückten Fläche wird unter Verwendung der mittleren Breite der größte Fehler gemacht, da bei den meisten Kalibern die gedrückte Fläche kein Viereck ist. Die Simulation liefert neben der Walzkraft noch die Verteilung von Umformgrad und Umformgeschwindigkeit, die in der analytischen Berechnung lediglich als Mittelwerte bestimmt werden können. Dadurch können Gebiete mit hohen Umformgraden bzw. Umformgeschwindigkeiten identifiziert werden und diese Erkenntnisse in Überlegungen bezüglich der Gefügeausbildung im Walzgut miteinbezogen werden. Dennoch sind auch die Ergebnisse der Simulation kritisch zu betrachten, da jede Simulation eine vereinfachte Darstellung der Realität ist. Neben Versuchswalzungen sollte der Walzwerker eine Kombination aus analytischer Berechnung und kritisch betrachteter FEM-Simulation anwenden, um wirtschaftlich produzieren zu können.

KW - caliber rolling

KW - rolling force

KW - square

KW - diamond

KW - oval

KW - Kaliberwalzen

KW - Walzkraft

KW - Raute

KW - Quadrat

KW - Oval

M3 - Masterarbeit

ER -