Diese Dissertation befasst sich mit der Untersuchung von Messgrößen und -verfahren zur indirekten Erfassung des Flüssigphasenanteils, welcher die Regelgröße beim Erwärmen für das Thixoschmieden, einem Formgebungsverfahren im teilflüssigen Bereich, darstellt. Bislang fehlt ein geeignetes Verfahren, weshalb eine geregelte Erwärmung für das Thixoschmieden bisher nicht möglich ist. In dieser Arbeit wird eine Übersicht über Messgrößen und -verfahren zur indirekten Erfassung der Regelgröße während der Erwärmung gegeben und ihre Vor- und Nachteile dargelegt. Es wird ein Forschungsdefizit bei elektrischen Messgrößen und hier insbesondere der elektrischen Zeitkonstanten aufgezeigt. Die elektrische Zeitkonstante wird eingehender auf ihre Eignung zur Erfassung des Flüssigphasenanteils untersucht, Störeinflüsse auf die Messgröße ermittelt und ein Verfahren hergeleitet, um diese Einflüsse zu kompensieren. Aufbauend auf dieser Kompensation wird eine Bewertung der elektrischen Zeitkonstanten auf die Eignung zur Erfassung der Regelgröße beim Erwärmen für das Thixoschmieden vorgenommen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Diese Dissertation befasst sich mit der Untersuchung von Messgrößen und -verfahren zur indirekten Erfassung des Flüssigphasenanteils, welcher die Regelgröße beim Erwärmen für das Thixoschmieden, einem Formgebungsverfahren im teilflüssigen Bereich, darstellt. Bislang fehlt ein geeignetes Verfahren, weshalb eine geregelte Erwärmung für das Thixoschmieden bisher nicht möglich ist. In dieser Arbeit wird eine Übersicht über Messgrößen und -verfahren zur indirekten Erfassung der Regelgröße während der Erwärmung gegeben und ihre Vor- und Nachteile dargelegt. Es wird ein Forschungsdefizit bei elektrischen Messgrößen und hier insbesondere der elektrischen Zeitkonstanten aufgezeigt. Die elektrische Zeitkonstante wird eingehender auf ihre Eignung zur Erfassung des Flüssigphasenanteils untersucht, Störeinflüsse auf die Messgröße ermittelt und ein Verfahren hergeleitet, um diese Einflüsse zu kompensieren. Aufbauend auf dieser Kompensation wird eine Bewertung der elektrischen Zeitkonstanten auf die Eignung zur Erfassung der Regelgröße beim Erwärmen für das Thixoschmieden vorgenommen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Pulvermetallurgische Bauteile haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Insbesondere bei großen Stückzahlen werden zunehmend Komponenten aus gesinterten Werkstoffen eingesetzt. Die Gründe hierfür sind neben der hohen Materialausnutzung und des geringen Energiebedarfs der vergleichsweise geringe Aufwand bei der Nachbearbeitung. Zudem lassen sich durch den Einsatz von partikel- verstärkten Werkstoffen pulvermetallurgische Bauteile mit verbesserten mechanischen und tribologischen Eigenschaften herstellen. Die endkonturnahe Formgebung dieser Werkstoffgruppe stellt jedoch bis heute eine große Herausforderung dar, da sie neben einem eingeschränkten Umformvermögen auch schwer zu zerspanen sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine neuartige Prozesskombination zur Formgebung von partikelverstärkten Stahlwerkstoffen grundlegend untersucht. Hierbei wird der Ansatz verfolgt, die Verfahren der Pulvermetallurgie und des Thixoschmiedens miteinander zu kombinieren und auf diese Weise die Formgebung derartiger Bauteile in einem Umformschritt zu ermöglichen. Hierzu werden unterschiedliche Grundlagenversuche zum Pressen, zur Erwärmung und zum Thixoschmieden von partikelverstärkten Stahlpresslingen durchgeführt und bewertet.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Thixoforming ist ein Umformverfahren, das zu den Formgebungsverfahren von Werkstoffen im teilflüssigen Werkstoffzustand gehört („Semi-Solid-Metalforming“ – SSM). Es eignet sich zur Herstellung komplexer Bauteile in einem Formgebungsschritt. Die erzielbaren mechanischen Bauteileigenschaften sind mit denen von Gesenkschmiedeteilen vergleichbar. Im Gegensatz zu den SSM-Verfahren für Leichtmetalle ist das Thixoforming von Stahl noch nicht industriell etabliert.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Serienprozesses für das Thixoforming von Bauteilen aus dem untereutektoiden Stahl C38LTT und dem Wälzlagerstahl 100Cr6LTT. Hierzu wird eine vollautomatisierte Fertigungslinie für die Serienfertigung von realen Bauteilen aus dem Automobilbereich entwickelt und aufgebaut. Hierbei liegt ein wesentlicher Teil der durchgeführten Arbeiten auf der Implementierung verschiedener Ansätze zur induktiven Rohteilerwärmung sowie der Prozessautomatisierung.
Es werden grundlegende Untersuchungen zum Umformverhalten speziell für das Thixoforming angepasster Stahlsorten durchgeführt und deren mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften dargestellt. Des Weiteren wird ein Hybrid-Werkzeug bestehend aus keramischen Gesenkeinsätzen und Armierungsringen aus Stahl vorgestellt, das mechanisch und thermisch ausreichend stabil ist und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Sowohl mit Gesenken aus Stahl als auch aus Keramik werden Sekundärluftflansche in kleiner Serie hergestellt und der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Bauteileigenschaften dargestellt.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Durch Thixoforming können ähnlich wie beim Gießen Bauteile mit komplexer Geometrie in einem Formgebungsschritt erzeugt werden. Die mechanischen Eigenschaften erreichen jedoch annähernd diejenigen von Schmiedeteilen. Während Thixoforming von Aluminium bereits industriell eingesetzt wird, befindet sich die Formgebung von Stahl im teilflüssigen Zustand noch im Entwicklungsstadium.
Ziel dieser Arbeit ist daher die Untersuchung unterschiedlicher Einflussparameter wie Werkzeugtemperatur, Stempelgeschwindigkeit, Werkzeugmaterial und Schmiermittel auf das Thixoschmieden des untereutoktoiden Stahls C60. Speziell für die bisher ungelöste Problematik des Werkzeugverschleißes sollen durch die Untersuchung keramischer Werkzeugmaterialien Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt werden.
Es werden Untersuchungen zum Einfluss der Prozessparameter auf die mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften eines einfachen, durch Thixorückwärtsfließpressen hergestellten Modellbauteils durchgeführt.
Darüber hinaus wird ein Konstruktionsprinzip für Hybridwerkzeuge (Stahl-Keramik) entwickelt, das den hohen thermischen Belastungen gerecht wird und die gewünschten Einsatzeigenschaften gewährleistet. Mit dem entwickelten Werkzeug wird das Einsatzverhalten verschiedener Keramiken als Gesenkeinsatz in realen Thixoschmiedeversuchen untersucht.
In ersten Kleinserien wird gezeigt, dass Keramiken auf Si3N4-Basis grundsätzlich für den Einsatz beim Thixoschmieden von Stahl geeignet sind.
Aktualisiert: 2019-10-17
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