Qualifizierung eines Versuchs zur realitätsnahen Untersuchung des Ermüdungsverhaltens hochfester Werkzeugwerkstoffe durch Elastomerkompression
Leiter
Mitarbeiter
Laufzeit:
Start: 1. Januar 2022
Ende: 31. Dezember 2023
Kurzbeschreibung
Werkzeuge und Werkzeugausfall haben einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit von Kaltmassivumformprozessen. Eine Herausforderung bei der Vorhersage der Werkzeuglebensdauer ist, dass es wenige Daten zum Ermüdungsverhalten der eingesetzten hochfesten Werkstoffe gibt. Zudem ist die Aussagekraft der verfügbaren Daten begrenzt, da diese den mehrachsigen Beanspruchungszustand der Kaltmassivumformung nicht abbilden. Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Untersuchung eines neuen Ermüdungsversuchs, welcher realitätsnah den Beanspruchungszustand der Massivumformung abbilden kann. Es soll sowohl die Mehrachsigkeit als auch die Vorspannung der Werkzeuge und deren Wechselwirkungen mit den entstehenden Beanspruchungen berücksichtigt werden. Hierzu wird über die wiederholte Kompression eines Elastomers ein zyklischer hydrostatischer Druck auf hohle Ermüdungsproben aufgebracht. Herausforderungen beim Versuchskonzept betreffen die Gewährleistung konstanter Versuchsbedingungen insbesondere hinsichtlich der Berücksichtigung von Verschleiß am Elastomer. Durch eine geeignete Einstellung von Parametern soll dieser minimiert werden. Weiterhin werden die durch die Elastomerkompression entstehenden Belastungen numerisch sowie experimentell untersucht und damit sichergestellt, dass diese vergleichbar zu Beanspruchungen der Massivumformung sind. Das somit bestehende Versuchskonzept wird zur Analyse der Werkzeuglebensdauer mit unterschiedlichen Vorspannungskonzepten eingesetzt. Dies ermöglicht die Identifikation von Ursache-Wirkzusammenhängen zwischen den durch die Armierung wirkenden Spannungen und Dehnungen sowie der Lebensdauer der Werkzeuge unter realistischen Beanspruchungen. Abschließend soll mithilfe der erzielten Ergebnisse eine Bewertung des Potentials des Versuchs und des Mehrwerts gegenüber konventionellen Ermüdungsversuchen erfolgen.

Forschungsgruppen
Publikationen
2023
Fatigue testing of cold forging tools using elastomer compression
In: CIRP Annals - Manufacturing Technology 72 (2023), S. 241-244
ISSN: 0007-8506
DOI: 10.1016/j.cirp.2023.03.007
, :
Use of elastomers as pressure media for fatigue testing of cold forging tools
In: Procedia Structural Integrity 42 (2023), S. 66-71
DOI: 10.1016/j.prostr.2022.12.007
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452321622005649 , :
2022
Prestressing of cold forging tools for parts with functional elements
XL. Colloquium on Metal Forming (Zauchensee, 12. März 2022 - 16. März 2022)
In: Lehrstuhl für Umformtechnik, Montanuniversität Leoben, Martin Stockinger (Hrsg.): XL. Colloquium on Metal Forming 2022 , :