Edelstähle bergen noch viele Geheimnisse

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Dieses Modell erfordert jedoch deutlich mehr und komplexere Versuche zur Ermittlung der relevanten Eingabeparameter als für eine Standardsimulation. Darüber hinaus ist nach Ansicht des Simulationsexperten zu beachten, dass die Martensitbildung in austenitischen Edelstählen sehr sensitiv auf die Temperaturänderungen reagiert. Dabei macht sich schon die Eigenerwärmung des Werkstoffs infolge hoher Verformung, aber auch die Erwärmung von Blech und Werkzeug durch Reibungswärme bemerkbar. An dieser Stelle ist unter Umständen eine thermomechanisch gekoppelte Berechnung erforderlich.

Tribologie als große Unbekannte in der Edelstahlumformung

Letztendlich stellt sich bei derart komplexem Werkstoffverhalten dem Anwender die Frage, inwieweit traditionell etablierte Auswertungsmethoden, wie etwa die Grenzformänderungsanalyse, noch nutzbar sind. Hier sind unter Umständen Versagensmodelle, die für die Anwendung in der Crashsimulation entwickelt wurden, eine bessere Alternative. Allerdings steigt auch hier wiederum der experimentelle Aufwand.

Eine weitere, aus der Praxis bekannte Schwierigkeit bei der Edelstahlumformung ist die Tribologie. Um das Reibverhalten möglichst genau abzubilden, sollte idealerweise die Abhängigkeit der Reibung von der Flächenpressung, der Temperatur und der Gleitgeschwindigkeit bekannt sein.

Wenn das verwendete Tribosystem hier deutliche Abhängigkeiten zeigt, müssen diese natürlich im Simulationsmodell ebenso Berücksichtigung finden. Wie Haufe weiß, haben sich die jüngsten Entwicklungen auf das Verfestigungs- und Fließverhalten von austenitischen Edelstählen mit Trip-Effekt konzentriert. Dadurch lässt sich eine höhere Genauigkeit bei Machbarkeitsanalysen erzielen.

Bisher noch nicht weiter untersucht sind zwei wesentliche Aspekte, die das Rückfederungsverhalten nach der Umformung und damit die Prognose der Maßhaltigkeit umgeformter Bauteile bestimmen. Dies ist zum einen die Beschreibung des Bauschinger-Effekts bei Werkstoffen mit Trip-Effekt und zum anderen die Degradation des elastischen Moduls infolge der Verformung unter Berücksichtigung des Trip-Effekts.

Erwärmung von Werkzeug und Bauteil ermöglicht komplexe Geometrien

Aufgrund einer Vielzahl möglicher Anwendungsbereiche von Edelstahlgüten in den unterschiedlichsten Fertigprodukten sieht Dipl.-Ing. Christian Koroschetz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut Tools & Forming der TU Graz, eine ganze Reihe verschiedenster Problemstellungen für den Umformer, wobei auch hier die Simulation eine wichtige Rolle spielt. Die Werkstoffe aus den verschiedensten Werkstoffgruppen innerhalb der hoch legierten Stähle haben alle unterschiedliche Eigenheiten, was das Umformverhalten betrifft.

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