Innovativ prüfen

  Rohrkegelstauchversuch zur Reibwertermittlung IBF

Die Entwicklung neuer Werkstoffe und Prozesse erfordert oftmals auch den Einsatz und die Weiterentwicklung innovativer Prüftechnik. Das Institut bietet hierfür vielseitigste Möglichkeiten.

Die in diesem Querschnittsbereich verankerten Forschungsthemen sind unterschiedlichen Arbeitsgruppen zugeordnet und werden im Folgenden dargestellt.

 
 

Biegetest

Versuchsstand zur Biegeprüfung

Verschiedenste Umformprozesse führen zu einer wechselnden Biegebelastung im Werkstück. Bei solchen Wechseln der Belastungsrichtung ist die Berücksichtigung des Materialverhaltens bei einer zyklischen Belastung notwendig. Um Werkstoffe unter wechselnden Beanspruchungsrichtungen testen zu können, ist ein Versuchsstand am Institut für Bildsame Formgebung aufgebaut worden. Dieser Versuchsstand bietet die Möglichkeit sowohl einfache Biegungen als auch zyklische Biegungen aufzubringen. Ein modulares Werkzeugkonzept erlaubt weiterhin eine einfache Variation von Biegeradien und Abstand der Gegenwerkzeuge. Entsprechende Materialdaten können anschließend durch inverse Modellierung aus den gemessenen Kraft-Weg-Kurven ermittelt werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Markus Grüber.


Bild: Versuchsstand zur Biegeprüfung, Bildrechte: IBF
 

Untersuchung von Verbindungsentstehung und -versagen metallischer Legierungen

Rotglühende Stahlproben bei der Verbindungsuntersuchung

Das Walzplattieren ermöglicht die gezielte Kombination verschiedener Werkstoffe und damit auch ihrer mechanischen und thermischen Eigenschaften in einem Werkstoffverbund. Da die unter Druckbelastung entstandene Verbindung jedoch durch die Scherbelastung im Walzspaltauslauf wieder aufreißen kann, erfordert die Verbundherstellung zum Teil sehr lange Prozessfolgen, die auch heute noch häufig durch „Trial and Error“ ermittelt werden. Um die Auslegung solcher Prozessketten zu vereinfachen, wurde am Institut für Bildsame Formgebung ein Grundversuch zur Charakterisierung von Verbindungsentstehung und -versagen entwickelt. In diesem Versuch werden die Verbindungspartner induktiv aufgeheizt und unter kombinierter Druck- und Scherbelastung verbunden. Die Prüfung der Verbindungsfestigkeit erfolgt im Anschluss, auf Umformtemperatur, unter einer Kombination aus Zug-, Druck- und Scherbeanspruchung. Das Verfahren ermöglicht somit die Prüfung unter prozessnahen Versuchsbedingungen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Jürgen Nietsch.


Bild: Rotglühende Stahlproben bei der Verbindungsuntersuchung, Bildrechte: IBF
  Untersuchung von Verbindungsentstehung und -versagen
 
 

Reibwertermittlung mittels erweitertem Rohrkegelstauchversuch

Rotglühende Rohrkegelprobe vor und nach dem Stauchen

Der Rohrkegelstauchversuch wird zur Ermittlung von Reibkoeffizienten unterschiedlicher Reibmodelle eingesetzt. Dabei wird, ähnlich wie beim ebenfalls am Institut verfügbaren Ringstauchversuch, die geometrische Änderung des Probenkörpers gemessen und beispielsweise mittels Nomogrammen ausgewertet. Die konische Kontaktfläche unterdrückt das Auftreten von Haftreibung und ermöglicht so homogenere Versuchsbedingungen, auch unter hoher vorherrschender Reibung. Darüber hinaus wurde der Aufbau um einen blauen Linienlaser erweitert, sodass die Geometrieänderung während der Umformung über die gesamte Probenkontur aufgezeichnet werden kann. Diese Messwerte können einerseits zur inversen Ermittlung der vorherrschenden Reibung und andererseits zur Untersuchung der Änderung der Reibung während des Stauchvorgangs herangezogen werden. Der Aufbau erlaubt die Prüfung von Werkstücktemperaturen bis ca. 1200 °C. Außerdem können die eingesetzten Werkzeuge auf Temperaturen bis 300 °C vorgeheizt werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Marco Teller.


Bild: Glühende Rohrkegelprobe vor und nach dem Stauchen, Bildrechte: IBF
 

Hot-Gas-Bulgetest

Glühendes Stahlblech im gasbasierten Tiefungsversuch

Ziel des Projekts Hot-Gas-Bulgetest ist es, für die virtuelle Erprobung des Presshärtens genaue Materialdaten zu liefern. Das Presshärten ist ein relativ neues Umformverfahren, welches in der Automobilindustrie zur Fertigung von hoch festen Bauteilen eingesetzt wird. Die hohen Festigkeiten werden durch das gleichzeitige Umformen und Abschrecken von bis zu 950 °C heißen Stahlblechen erreicht.
Zur Materialcharakterisierung wird im Rahmen dieses Projekts ein pneumatischer Tiefungsversuch entwickelt, bei dem heiße Stahlbleche zwischen zwei Ringe gespannt, mit einem kontrollierten Gasdruck beaufschlagt und dadurch umgeformt werden. Obwohl die kontrollierte Umformung von Blechen mit Gas herausfordernd ist, können bereits Fließkurven in einem Bereich von 600 bis 950 °C bei konstanten Umformgeschwindigkeiten von 0,5 s-1 ermittelt werden. Im weiteren Projektverlauf soll die kontrollierbare Umformgeschwindigkeit auf bis zu 5 s-1 erhöht und die Prüfung im unterkühlten Austenit ermöglicht werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Alexander Braun.


Bild: Glühendes Stahlblech im gasbasierten Tiefungsversuch, Bildrechte: IBF
 
Gasbasierter hochtemperatur Bulge Test
Gasbasierter hochtemperatur Bulge Test
 
 

Ermittlung von Verschleißkennwerten mittels Druck-Torsions-Tribometer

Druck-Torsions-Tribometer

Zur Ermittlung von Verschleißkenngrößen wird am Institut ein selbstkonstruiertes Druck-Torsions-Tribometer eingesetzt. Der Stahlprobenkörper, welcher wahlweise beschichtet und / oder mit einem Schmierstoff beaufschlagt wird, kann unter einer maximalen axialen Last von 18 kN auf einen Gegenkörper aufgepresst werden. Über den eingesetzten Motor erfolgt eine Relativbewegung zwischen beiden Probenkörpern. Durch Messung des übertragenen Drehmoments und Steuerung der Axialkraft, der Rotationsgeschwindigkeit und der Rotationsanzahl kann das Verschleißverhalten, zum Beispiel hinsichtlich Adhäsion und Abrasion, unter einem kontrollierten Lastkollektiv untersucht werden. Darüber hinaus erlaubt eine Kapselung der Probenkörper höhere Kontaktdrücke und somit die Annäherung an auftretende Lastkollektive beim Fließpressen von Aluminium.  Das Tribometer findet beispielsweise bei der Untersuchung des trockenen Fließpressens von Reinaluminium Anwendung.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Marco Teller.


Bild: Druck-Torsions-Tribometer, Bildrechte: IBF
  Druck-Torsions-Tribometer
 
 

Wärmetechnische Charakterisierung von Oberflächenkontakten

Versuchsstand zur Ermittlung der stationären Wärmeleitung

Zur Simulation von Warmumformprozessen ist die Kenntnis des Wärmeübergangs zwischen Werkzeug und Werkstück unverzichtbar. Zurzeit erfolgt die Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten vielfach mittels inverser Methoden für die in-stationäre Wärmeleitung, welche häufig nur unzureichende Ergebnisse liefern. Daher wird am IBF in Kooperation mit dem Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik ein Versuchsstand zur Ermittlung der stationären Wärmeleitung entwickelt. Dabei können diverse Einflussgrößen, wie Atmosphäre, Kontaktdruck, Temperatur und Oberflächenrauigkeit variiert werden, um den entsprechenden Prozess so anwendungsnah wie möglich abzubilden. Besonderer Fokus liegt dabei auf kleineren Kontaktdrücken bei höheren Temperaturen, wodurch Prozesse wie das Glühen von gecoilten Metallbändern oder der Brammentransport auf dem Rollgang abgebildet werden können.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Jürgen Nietsch.


Bild: Versuchsstand zur Ermittlung der stationären Wärmeleitung, Bildrechte: IBF