Volume 67, Issue 6

For manufacturing processes like milling , broaching and skiving tools with multiple cutting edges are used. The geometry and the characteristics of the machined components are the result of sequential cuts. A finite element model is built up including the sequential cutting by transferring component states between work piece models. The model is validated by comparing residual stresses between numerical and experimental results. Small element sizes allow for a detailed resolution of quantities describing the component state. Characteristics of the specific depth profiles are used for the analysis of residual stresses. The influence of process parameters and the number of simulated sequential cuts are examined. Sequential cuts show an influence on surface residual stresses. Residual stresses decrease for low cutting velocities and slightly increase for high cutting velocities. Tensile stresses also reach to deeper areas of the surface layer with increasing number of cuts. Compressive stresses pass through a significant maximum before decreasing to a constant value. A steady stress state is identified after ten sequential cuts.

Kurzfassung Die Kaltmassivumformung ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung komplexer und formgenauer Werkstücke in großer Stückzahl. Um betriebsbedingten Belastungen besser zu widerstehen, werden kaltumgeformte Bauteile üblicherweise wärmebehandelt. Neben der Änderung der mechanischen Eigenschaften treten nach der Wärmebehandlung häufig störende Maß- und Formänderungen auf. Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen sind querfließgepresste Tripoden, die aus drei Einsatzstahlvarianten und einem Vergütungsstahl hergestellt wurden. Die Bauteile wurden im Anschluss an den Herstellungsprozess unterschiedlichen Wärmebehandlungsvarianten unterzogen. Tripoden aus allen Werkstoffen wurden bei 600 °C geglüht, um den Verzug, der auf den Abbau von Eigenspannungen zurückgeführt wird, zu quantifizieren. Darüber hinaus wurden Bauteile aus den Einsatzstählen gemäß der industriellen Praxis einsatzgehärtet. Die Bauteilvariante aus Vergütungsstahl wurde induktiv gehärtet. Der Einfluss des Umformprozesses und die Wechselwirkung mit dem Werkstoff sowie der jeweiligen Wärmebehandlungsvariante auf den Bauteilverzug wurden quantifiziert und beurteilt.

Kurzfassung Mithilfe numerischer Methoden lassen sich reale Produktionsprozesse virtuell abbilden und ermöglichen so rechnergestützte Parameterstudien zur Prozessauslegung und -optimierung. Insbesondere bei sehr großen und teuren Bauteilen, hohem experimentellen Aufwand oder schwer zugänglichen Messgrößen kann die Modellierung eines Herstellungsprozesses gegenüber der üblicherweise sehr aufwändigen experimentellen Prozessauslegung einen effizienten Beitrag zu einer optimalen Prozessführung leisten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zu diesem Zweck mit der Modellierung des induktiven Randschichthärtens im Vorschubverfahren am Beispiel einer Profilführungsschiene. Es wird ein Simulationsmodell vorgestellt, mit dem sich die Temperaturverteilung im Bauteil sowie die zu erwartenden Härtezonen und Mikrostrukturen infolge der induzierten Wirbelströme in Abhängigkeit verschiedener Eingabeparameter berechnen lassen. Das Modell wird anhand von experimentellen Daten unter Parametervariation abschließend validiert. Es konnte eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment erreicht werden.

This article investigates the simultaneous efect of extrusion ratio and T6 heat treatment on microstructure and mechanical properties of in-situ Al-15wt.%Mg 2 Si composite. his composite has already been introduced as a new class of light materials but the brittle structure of the primary Mg 2 Si which is formed during solidiication limits its application. As-cast composite was directly extruded as rod by using three diferent dies. Ater T6 heat treatment on extruded samples, microstructure was studied by optical and scanning electron microscopy. Results demonstrated that extruded and heat treated composite possesses considerably higher strength and enhanced ductility in comparison with the as-cast samples. It was also found that heat treatment and extrusion processes change the primary Mg 2 Si morphology considerably and its size increases as extrusion ratio decreased. Fracture surface examinations revealed a transition from brittle fracture mode in as-cast composite to ductile fracture in heat treated and extruded specimens. his can be attributed to the changes in size and morphology of Mg 2 Si intermetallics and porosity content.

Kurzfassung Um den gestiegenen Anforderungen an die Prozesse zur Fertigung von Kleinstbauteilen hinsichtlich Baugröße, Stückzahl, Kosten und Qualität gerecht zu werden, wurde der Sonderforschungsbereich 747 „Mikrokaltumformen“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Universität Bremen initiiert. Ein elementarer Prozessschritt in der Fertigung ist die Wärmebehandlung. Sie dient einerseits dazu, die Umformeigenschaften durch Glühbehandlungen einzustellen und andererseits, die Gebrauchseigenschaften z. B. hinsichtlich Festigkeit zu optimieren. Für Kurzzeitwärmebehandlungen von Kleinstbauteilen zum Beispiel aus Stahl wurde eine Anlage zur Wärmebehandlung im Fall entwickelt. In einem 5,5 m langen vertikalen Rohrofen wurden rundgeknetete Bauteile aus dem austenitischen Stahl X5CrNi18-10 bei verschiedenen Temperaturen sehr feinkörnig und homogen rekristallisiert.

Kurzfassung Der Austenitgehalt bestimmt maßgeblich die mechanischen und chemischen Eigenschaften von Konstruktionselementen in Eisenwerkstoffen. So werden zum Beispiel die dynamische Festigkeit und das Korrosionsverhalten von Eisenlegierungen durch den Austenitgehalt beeinflusst. Die korrekte Quantifizierung dieses Gefügebestandteils in materialwissenschaftlichen Untersuchungen, in der Produktion und auch in der Qualitätskontrolle ist somit von großer Bedeutung. Aus der Vielzahl von Verfahren werden in dieser Arbeit das Wirbelstromverfahren, die magnetinduktive Methode, die Mössbauerspektroskopie, die Metallographie sowie die Röntgenbeugung zur Untersuchung von austenitisch-ferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) angewendet und miteinander verglichen. Die Messergebnisse der genannten Methoden zeigen zwar alle die gleiche Tendenz im Verlauf des Austenitgehalts auf, die gemessenen Absolutwerte variieren jedoch. Da Austenit und Martensit in Schliffbildern kaum voneinander zu separieren sind, eignet sich die Metallographie bei ADI-Proben nicht zur Quantifizierung.