Das Oberflächenverfestigungsverfahren Festwalzen ist ein geeignetes Verfahren, um Randzoneneigenschaften so zu verändern, dass die Lebensdauer der bearbeiteten Bauteile steigt. Die Kombination mit thermischem Festwalzen führt zu einem weiteren Anstieg der Lebensdauer, jedoch erfordert das thermische Festwalzen einen zusätzlichen Prozessschritt. Das Drehwalzen stellt eine effiziente Möglichkeit für die Bearbeitung von Hochleistungsbauteilen dar. Zunächst wird der Drehprozess hinsichtlich der induzierbaren Bauteiltemperatur untersucht, damit die nötige thermische Energie durch den Drehprozess in das Bauteil gelangt und thermisches Festwalzen ermöglicht. Es folgt die grundlegende Untersuchung und Modellierung der Wirkmechanismen bei der kombinierten, thermomechanischen Bearbeitung zur gezielten Lebensdauersteigerung durch maßgeschneiderte Randzoneneigenschaften. Darüber hinaus wird gezeigt, dass sich die induzierten Eigenspannungsprofile für die Kompensation von Bauteilverzügen ausnutzen lassen. Das Drehwalzverfahren zur Lebensdauersteigerung und zur Verzugskompensation wird experimentell an Kugelkäfigen aus einer Antriebsgelenkwelle und an Umlaufbiegeproben validiert.
Aktualisiert: 2020-02-27
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Das Oberflächenverfestigungsverfahren Festwalzen ist ein geeignetes Verfahren, um Randzoneneigenschaften so zu verändern, dass die Lebensdauer der bearbeiteten Bauteile steigt. Die Kombination mit thermischem Festwalzen führt zu einem weiteren Anstieg der Lebensdauer, jedoch erfordert das thermische Festwalzen einen zusätzlichen Prozessschritt. Das Drehwalzen stellt eine effiziente Möglichkeit für die Bearbeitung von Hochleistungsbauteilen dar. Zunächst wird der Drehprozess hinsichtlich der induzierbaren Bauteiltemperatur untersucht, damit die nötige thermische Energie durch den Drehprozess in das Bauteil gelangt und thermisches Festwalzen ermöglicht. Es folgt die grundlegende Untersuchung und Modellierung der Wirkmechanismen bei der kombinierten, thermomechanischen Bearbeitung zur gezielten Lebensdauersteigerung durch maßgeschneiderte Randzoneneigenschaften. Darüber hinaus wird gezeigt, dass sich die induzierten Eigenspannungsprofile für die Kompensation von Bauteilverzügen ausnutzen lassen. Das Drehwalzverfahren zur Lebensdauersteigerung und zur Verzugskompensation wird experimentell an Kugelkäfigen aus einer Antriebsgelenkwelle und an Umlaufbiegeproben validiert.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Im Bereich der spanenden Bearbeitung von metallischen Bauteilen werden zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit immer höhere Anforderungen an die Fertigungsprozesse gestellt. Diese müssen in gleichen Maßen wirtschaftlichen sowie technologischen Aspekten genügen. Dennoch kommt es immer noch vermehrt zu hohen und unerwünschten Produktionskosten durch auftretende Maß- und Formfehler.
Diese Arbeit beschäftigt sich daher mit der numerischen Entwicklung von Strategien zur Kompensation bzw. Reduktion von thermisch bedingten Bauteilverzügen beim Bohren von 42CrMo4. Zur Erreichung der Zielstellung wird hierfür ein 3D-FEM-Bohrsimulationsmodell mit beispielhaft sieben Bohrungen aufgebaut. Mithilfe dies Modells werden drei aufeinander aufbauende Methoden hinsichtlich ihrer Eignung zur Senkung des Wärmeeintrags bzw. Reduktion des Spannungszustands untersucht und optimiert.
Ausgehend von der Trockenbearbeitung beschäftigt sich die erste Methode mit der Reduktion des Gesamtwärmehaushalts durch geeignete Wahl der Prozessparameter in Kombination mit einer angepassten Bearbeitungsfolge. Auf Basis dieser Ergebnisse modelliert die zweite Methode den Einfluss von verschiedenen Kühlfluiden zur gezielten Steuerung der Abkühlvorgänge. Die Kühlfluide unterscheiden sich dabei im Wesentlichen anhand der Fluidtemperatur und des Wärmeübergangskoeffizienten. Die dritte Methode nutzt die Freiheitsgrade des elliptischen Fräsens zur gezielten Fertigung von unrunden Bohrungen. Die notwendige Werkzeugbahn wird über eine Auswertung der Verzugsvektoren im Simulationsmodell anhand eines iterativen Verfahrens ermittelt.
Abschließend werden die aus den drei Methoden ermittelten Erkenntnisse gekoppelt und unter dem Gesichtspunkt der praktischen Anwendbarkeit in experimentellen Zerspanungsversuchen validiert.
Aktualisiert: 2020-01-27
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Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Methoden zur Erreichung der produktbezogenen Qualitätsziele im Fahrzeuganlauf in der Prozesskette Karosseriebau. In der Dissertation wird eine neue Methode zur zielgerichteten Optimierung von Baugruppengeometrien mittels numerischer Berechnungsverfahren vor Fertigstellung realer Baugruppen vorgestellt. Aktuell werden die Qualitätsziele im Karosseriebau iterativ mittels eines reaktiven Analyseprozesses erreicht.
Im Rahmen der vorgestellten „aktiven Steuerung für die geometrischen Qualitätsziele der Prozesskette Karosseriebau“ wird die Berechnung von Baugruppenverzügen unter Berücksichtigung der Einflüsse von Produkt, Prozess und Ressource realisiert. Zu diesem Zweck werden Geometriedaten realer Einzelteile und reale Konfigurationsdaten der Karosseriebauvorrichtung mit einer FE-Analyse verknüpft. Damit wird eine Kopplung des Fertigungsprozesses mit einer Simulation erreicht, mittels derer Optimierungsmaßnahmen systematisch und zielgerichtet ermittelt werden können.
Aktualisiert: 2019-06-18
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