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  • A 079: AVIF Forschung
    notwendigen Zug Biege und Schubspannungen ermittelt werden können Von dem ursprünglich vorgesehenen Bearbeitungsplan mußte merklich abgewichen werden da sich während der Untersuchung herausstellte daß eine direkte und vollständige Bestimmung von Spannungen an den Scheitelpunkten eines Schweißpunktes mittels Dehnungsmeßstreifen nicht möglich ist wenn die Instrumentierung praxisgerecht nur an der Außenseite erfolgen kann Dies lag insbesondere daran daß unter den gegebenen Bedingungen keine Möglichkeit gefunden wurde die Zug von der Biegedehnung eindeutig zu separieren Auch der Ansatz mit Hilfe von Kalibrierkurven diesem Mangel abzuhelfen führte nicht zu dem gewünschten Erfolg da die deterministische Lösung eines linearen Gleichungssystems mit verrauschten Meßsignalen zur Nichtlösbarkeit bzw zu falschen Ergebnissen führen kann Statt dessen mußte ein in dieser Form nicht vorgesehener Theorieteil hinzugefügt werden in dem spezielle Auswerteverfahren und insbesondere die Anwendbarkeit von korrelativen Methoden untersucht wurden Das Problem läßt sich zum einen in Sonderfällen mit einem berührungslosen optischen Meßverfahren dem 3D Speckle Interferometrie Verfahren lösen Mit diesem Verfahren können Verschiebungen in drei Richtungen mit hoher Auflösung gemessen werden Daraus lassen sich dann die zur Lösung des Problems notwendigen Dehnungen und Spannungen berechnen Zum anderen bietet ein neuartiger Ansatz auf der Basis der Dehnungsstreifen Meßtechnik eine Lösungsmöglichkeit Aufgrund von FE Rechnungen kennt man die spezifische Dehnungs bzw Spannungsverteilung in unmittelbarer Nähe eines Schweißpunkts die durch eine bestimmte Belastungsart z B Scherzugprobe Kopfzugprobe oder Eigenkraftprobe und einer bestimmten Belastungshöhe erzeugt wird Durch lineare Überlagerung der einzelnen Belastungsarten entsprechend ihrer Belastungsrichtung und höhe wird ein dem Beanspruchungszustand typisches Dehnungsfeld erzeugt d h mit anderen Worten An jeder Stelle der Struktur findet man einen Dehnungswert vor der die Summe aller möglichen Belastungsarten gemäß ihrer Höhe und Richtung repräsentiert Zweiachsige Beanspruchungen können durch eine Erweiterung der Beanspruchungsmatrix Grundmuster um 90 Grad gedreht berechnet werden Weitere Belastungsarten z B Torsion können hinzutreten wurden aber in diesem Vorhaben nicht berücksichtigt um die Komplexität des Problems in einem überschaubaren Rahmen zu halten Wählt man eine genügend hohe Zahl von Meßstellen so ergibt sich ein eindeutiger Fingerabdruck der analog zur stochastisch ergodischen Meßtechnik als ein stationäres stochastisches Meßsignal aufgefaßt und damit als Markoff sche Kette mathematisch beschrieben werden kann Durch Vergleich dieses Fingerabdrucks mit den theoretischen Mustern Belastungsarten lassen sich Ähnlichkeitskoeffizienten Korrelationswerte finden die bei der größtmöglichen Übereinstimmung ein eindeutiges Maximum für das jeweilige Muster haben Die Höhe dieses Maximums eines Musters im Vergleich mit den Maxima bei anderen Mustern gibt Hinweise auf den Anteil dieser Beanspruchungsmuster zur Gesamtbeanspruchung Die Beanspruchungsrichtung und die Winkellage der Beanspruchung zu einem gewählten Koordinatensystem werdedn gleichzeitig mitberechnet Mathematisch führt diese Vorgehensweise ebenfalls auf die Lösung eines linearen Gleichungssystems wobei aber die deterministischen Koeffizienten durch Korrelationskoeffizienten d h mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitstheorie berechneten Koeffizieten ersetzt werden Für die vollständige Berechnung der resultierenden Schnittkräfte am Schweißpunkt müssen alle Grundbelastungsarten berücksichtigt werden die ein eigenständiges Dehnungsmuster erzeugen Belastungsarten die linear korrelierende Dehnungsfelder erzeugen können auf eine Belastungsart reduziert werden Die wichtigsten Vorteile dieser neuartigen Methode sind die Zahl der zu bestimmenden Größen Kräfte und Momente muß nicht mit der Zahl der Meßstellen übereinstimmen Meßunsicherheiten verrauschte Meßsignale führen nicht zur Unlösbarkeit des

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  • A 083: AVIF Forschung
    steilen Kraftanstieg in der instationären Phase wenn der Werkstoff in der Einlaufschräge fließt gekennzeichnet Der Anstieg der Kraft nimmt deutlich ab wenn sich der Werkstoff in der Kalibrierzone befindet Der weitere Anstieg in dieser quasistationären Phase ist vor allen in der Radialkraft auszumachen und auf die Kalibrierung zurückzuführen Danach nähert sich der Kraftverlauf asymptotisch dem Endwert Beim Vorschubrundkneten beeinflußt die radiale Zustellung maßgeblich die Höhe der Umformkräfte Je größer die Zustellung um so größer werden der Umformgrad und die erforderlichen Kräfte Zusätzlich erhöht der Umformgrad die Fließspannung was ebenfalls zum höheren Kraftbedarf beiträgt Wichtigster Einflußfaktor für die Fließspannung ist jedoch der Werkstoff Die Werkstückgeometrie wirkt sich gleichfalls auf die Höhe der Umformkräfte aus So wächst der Kraftbedarf bei zunehmender Wanddicke da hierdurch der Werkstückquerschnitt und somit das umzuformende Volumen zunimmt Einen Sonderfall bildet die Umformung von Stabmaterial Die hier auftretenden Umformkräfte liegen um ein Vielfaches über denen des Rohrmaterials Grund hierfür ist einerseits das erhöhte umzuformende Volumen andererseits fließt der Werkstoff beim Stabmaterial unter erhöhtem Kraftbedarf fast ausschließlich in axiale Richtung Größere Außendurchmesser erhöhen bei ähnlicher Geometrie der Werkstücke ebenfalls die Umformkräfte Weiterhin führt eine Zunahme des axialen Vorschubs zu höheren Kräften da sich dadurch das Umformvolumen pro Hub erhöht und die gesamte Umformung in weniger Hüben durchgeführt werden muß Die Geometrie der Werkzeugsätze für das Vorschubrundkneten hat über die Größe des Winkels der Einlaufschrägen Einfluß auf die Höhe der Umformkraft Kleine Winkel führen zu niedrigen Axial und hohen Radialkräften und somit insgesamt zu einem Anstieg der Gesamtumformkraft Da große Winkel zu einer deutlichen Verschlechterung der Oberfläche führen liegt der zu verwendende Winkel zwischen 7o und 10o Der Kraftverlauf beim Einstechrundkneten speziell der Radialkraft ist durch einen steilen Anstieg in der Phase der Zustellung charakterisiert Bei Erreichen des Enddurchmessers fällt die Kraft schnell auf das gleichmäßige Niveau der Endkalibrierung ab

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  • A 085: AVIF Forschung
    wurde der Zündvorgang des Hauptlichtbogens sichergestellt Dadurch wurde beim Schweißen mit Plasmavorwärmung in Verbindung mit der Brennweite von f 380 mm der erste vollständig rißfreie Röntgenbefund einer Schweißung an 12 mm dickem Baustahl L Qualität bei einer Schweißgeschwindigkeit von 1 m min erreicht Ohne Vorwärmung konnte bisher mit dieser Brennweite das Ziel nicht erreicht werden Die Verfahrensvariante des Laserstrahlschweißens mit Plasmavorwärmung steigert im Zusammenwirken mit anderen technologischen Maßnahmen wie der Wahl der Strahlparameter und der Werkstoffzusammensetzung die Sicherheit gegen Heißrißbildung in Schweißnahtmitte Die Kombination der Laserstrahltechnik mit einem nachgelagerten UP Verfahren bietet eine effiziente Möglichkeit den schweißbaren Blechdickenbereich zu vergrößern Die Nahtvorbereitung in Form einer Y Naht mit einer Steilflankennaht als Steg bietet die Möglichkeit die Wurzel der Naht mittels Lasertechnik zu schweißen Durch die Steilflankennahtvorbereitung und dem zugeführten zähen Zusatzwerkstoff wird die Erstarrungsrichtung der Schmelze derart beeinflußt daß Nahtmittenrisse vermieden werden können Der verbleibende Restquerschnitt kann im selben Augenblick mittels UP Technik gefüllt werden Auf diese Weise ist es gelungen eine Stumpfnaht mit 20 mm Blechdicke in einem Arbeitsgang mit 100 cm min zu schweißen Durch Einsatz der UP Mehrdrahttechnik kann der schweißbare Blechdickenbereich weiter erhöht werden die entsprechend zu füllenden Nahtvolumina müssen nur der Schweißgeschwindigkeit des Lasers angepaßt werden Bei dem MIG Verfahren welches in einem Arbeitsfleck mit dem Laserstrahl arbeitete konnte eine Erhöhung der Einschweißtiefe und eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit bei Einschweißversuchen festgestellt werden Um der Gefahr von Erstarrungsrissen in der Schweißnaht wirkungsvoll zu begegnen mußte jedoch durch entsprechende Wahl der Neigung der Nahtflanken die dendritische Erstarrungsfront so gelenkt werden daß mit einem zähen Zusatzwerkstoff ein aufreißen der Naht während der Erstarrung verhindert wird Der während des Schweißprozesses brennende Lichtbogen zwischen Drahtelektrode und Werkstück beeinflußte jedoch das Plasma des Laserstrahles Bei steigender Drahtvorschubgeschwindigkeit mußten die Strom und Spannungwerte des MIG Prozesses erhöht werden um genügend Energie zum

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  • A 098: AVIF Forschung
    sich für die Fließspannung eine Chargenschwankung von ca Dkf 40 N mm2 und für die Streckgrenze eine Streubreite von ca 75 N mm2 Auffallend bei den Untersuchungen war eine Charge deren Kennwerte deutlich über den zulässigen Werten nach DIN 1614 Rp0 2 434 N mm2 Rp0 2 zul 320 N mm2 lagen Deutliche Schwankungen wurden auch in der Oberflächenfeingestalt und den geometrischen Eigenschaften festgestellt Die ermittelten Ra Werte lagen zwischen 1 09 und 3 02 mm Die Abweichungen der Blechdicke von der Nennblechdicke betrugen 0 11 mm Jedoch waren die gemessenen Schwankungen für Warmband aus dem Mittelbandbereich deutlich geringer 0 06 mm Bei den Untersuchungen des tribologischen Verhaltens lag die Streuung der Reibzahl m bei 12 Hierbei war besonders auffallend die gute Korrelation zwischen Reibzahl m und den 2D Oberflächenkennwerten Aus den Untersuchungen über die Chargenschwankung von Warmband gleicher Güte StW 24 wurde eine Klassifizierung in drei Streckgrenzenbereiche abgeleitet Ebenso wurde es als sinnvoll angesehen die 2D Oberflächenkennwerte in das Werkstoffprüfzeugnis aufzunehmen und diese in zwei Klassen zu unterscheiden Die Untersuchung der Auswirkungen der Chargenschwankungen auf das Umformverhalten ergab daß Chargen aus dem unteren und mittleren Streckgrenzenbereich tendenziell höhere Grenzziehverhältnisse aufweisen als Chargen mit einer höheren Festigkeit Eben so wurde ein Einfluß der Oberflächenfeingesalt warmgewalzter Feinbleche auf das Grenzziehverhältnis nachgewiesen Als prozeßstabilisierende Maßnahmen wurden außer der Einordnung der mechanischen Kennwerte in Streckgrenzenbereiche tribologische Maßnahmen vorgeschlagen Durch geeignete Wahl der Reibbedingungen kann die Schwankung der Reibzahl m bzw der Oberflächenfeingestalt kompensiert werden Dies wurde durch eine geeignete Wahl des Schmierstoffes bzw der Schmierstoffmenge erreicht Diese Maßnahmen wurden in einen Tiefziehversuch zur Ermittlung des Grenzziehverhältnisses verifiziert durch die Erhöhung der Schmierstoffmenge oder viskosität wurde eine Steigerung des Grenzziehverhältnisses erreicht Bei Chargen mit einem niedrigerem Umformvermögen d h mit einer hohen Streckgrenze bzw hohen Ra Wert führte dies zu einem ausgeglichenen Grenzziehverhältnis Zu ergänzen ist daß für ein warmgewalztes Feinblech mit vergleichbaren 2D Oberflächenkennwerten wie bei Kaltbändern in einem Referenzversuch St 14 EDT deutlich höhere Reibzahlen ca 15 20 ermittelt wurden Auf Anregung eines Arbeitskreismitgliedes wurden Werkzeugschichten hinsichtlich ihrer Eignung für die Umformung von warmgewalzten Feinblechen untersucht Dabei wurden zwei Standardschichten CrN und TiC TiN die sich bei der Verarbeitung von Kaltbänder bewährt haben in das Versuchsprogramm aufgenommen Ergänzend wurden zwei Entwicklungsschichten und als Referenz ein unbeschichtetes Werkzeug aus dem Stahl 1 2379 untersucht Bei den Entwicklungsschichten handelt es sich um eine a C H Schicht und um ein Vollkeramikwerkzeug auf der Basis von Siliziumnitrid mit dem unbeschichteten Werkzeug Beim Verarbeiten von Warmband gleicher Güte waren Prozeßstörungen durch starke Kaltaufschweißungen aufgetreten Durch den Einsatz der Standardschichten konnten die Reibzahlen um ca 10 15 reduziert werden Eine weitere Reduzierung wurde durch den Einsatz des Keramikwerkzeuges und der a C H Schicht erreicht Bei der a C H Schicht kam es in der Verschleißuntersuchung jedoch zu einem frühen Werkzeugverschleiß Nach ca 16 000 Hüben wurde ein Abscheren der Hartstoffschicht vom Grundkörper festgestellt Am unbeschichteten Werkzeug wurden bereits nach 10 000 Hüben starke Verschleißerscheinungen durch Kaltaufschweißungen nachgewiesen Die Standardschichten und das Keramikwerkzeug wiesen über die gesamte

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  • A 101: AVIF Forschung
    0 1 mm pro Flanke aufweisen Innerhalb des Projektes wurde hierfür ein zweistufiger Umformprozeß in einer Schmiedewärme ausgelegt Hierbei wurde in der ersten Umformstufe das Bauteil bis auf die Hinterschneidung im Bereich der Kupplungsverzahnung fertig geschmiedet Hierfür kam ein Werkzeugsystem mit federnd gelagerter Schließplatte zum Einsatz Durch den Einsatz dieses Werkzeugsystems war es möglich präzisionsgeschmiedete Bauteile ohne Grat zu schmieden Die geforderten Genauigkeiten im Bereich der Laufverzahnung konnten mit Hilfe des entwickelten Verfahrens und der korrekten Auslegung der Matrizengeometrie in der ersten Umformstufe erreicht werden Die Schwankungsbreite des Aufmaßes auf den Flanken lag hier bei ca 30 mm Der Hinterschnitt wurde in der zweiten Umformstufe in das Fertigteil der ersten Umformstufe eingebracht Hierbei konnte nur ein segmentiertes Werkzeugsystem zum Einsatz kommen da sonst keine zerstörungsfreie Entnahme des Bauteils aus der formgebenden Gravur möglich ist Dieses Werkzeugsystem wurde als Schieberwerkzeug ausgeführt mit dem der Hinterschnitt aktiv in die vorgeschmiedete Kupplungsverzahnung eingebracht wurde Aufgrund der Tatsache daß die Kupplungsverzahnung nach dem Schmieden keiner weiteren Nachbearbeitung unterzogen wird nutzt man diese Geometrie als Spannfläche für die Nachbearbeitung der übrigen Funktionsflächen Da die Kupplungs und Laufverzahnungen in unterschiedlichen Werkzeughälften abgebildet werden die einen Versatz von bis zu 40 mm aufweisen war es innerhalb dieses Projektes für die Herstellung eines Bauteils welches nachbearbeitet werden sollte notwendig die Aufmaße dementsprechend zu erhöhen Hierdurch erhöhte sich ebenfalls das abzutragende Aufmaß auf den Funktionsflächen Auf diese Weise wurde innerhalb der Projektlaufzeit ein Bauteil gefertigt welches nach der spanenden Hartfeinbearbeitung in ein Prüfgetriebe eingebaut werden kann Im Hinblick auf die Übertragbarkeit der gewonnenen Ergebnisse in die Praxis sowie der Einführung des Präzisonsschmiedens von verzahnten Bauteilen in die Serienfertigung bedarf es weiterführender Untersuchungen Da die Standzeit der Werkzeuge ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist müssen sich Untersuchungen in diesem Bereich anschließen Des weiteren ist die konstruktive Gestaltung

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    eines dreiachsigen Spannungszustandes auf das Verformungsverhalten und das Rissinitiierungsverhalten von Gruppenfehlstellen mehr A 149 Anwendungspotenziale und Prozessgrenzen für die umformtechnische Herstellung von steifigkeitsoptimierten Bauteilen aus Doppellagenblechen mehr A 158 Werkzeughalter mit echt schwimmender Lagerung des Unterteils mehr A 175 Entwicklung eines Verfahrens zur Rückwärtssimulation von Massivumformprozessen zur schnellen Auslegung der Stadienfolge mehr A 188 Einflussgrößen auf den Elastizitätsmodul von Stählen für den Fahrzeugbau mehr A 195 Anwendungspotenziale und Prozessketten der

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    der Kaltmassivumformung von Stahl mehr A 245 Einfluss von Faserverlauf und Gefüge auf die Schwingfestigkeit warmmassivumgeformter ausscheidungs härtender ferritisch perlitischer Stähle mehr A 250 Erweiterung von Prozessgrenzen der Bonded Blank Technologie durch hydromechanische Umformung mehr A 263 Schadensvorhersage in der Kaltmassivumformung durch den optimierten Ansatz der Belastungsgrenzkurve mehr A 264 Optische Auswertung der Blechoberfläche zum Beschleunigen von Rüstvorgängen mehr A 274 Inline Fertigung von funktionalen Kaltprofilen aus Stahl mit integrierten

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  • A 102: AVIF Forschung
    kontinuierlich in das Stiftinnere einlaufen bis eine vollkommene Werkstofftrennung erfolgt ist Bei der Umformung von stark kaltverfestigenden austenitischen Materialien z B 1 4301 tritt der Ermüdungsriß wesentlich früher ein und läuft auch wesentlich schneller weiter Die Standzeiten bei gleichem Umformgrad sind um bis zu 90 geringer Im weiteren Projektverlauf wurden Versuche zur Prozeßstabilisierung Standzeiterhöhung und Herstellung der Preßstempel durch alternative Fertigungsverfahren verfolgt Hierbei wurden folgende Ergebnisse erzielt Da alle eingesenkten Preßstempel Vorschädigungen und hierbei insbesondere Anrisse im Neuzustand aufwiesen wurden für Versuchszwecke Preßstempel beim Projektpartner HASCO Normalien hochgeschwindigkeitsgefräst Die gefrästen Preßstempel waren von der Maßhaltigkeit besser als die gesenkten Preßstempel Anrisse und Kerben waren in der Oberfläche nicht zu erkennen Die Kennwerte zur Oberflächenrauhigkeit Ra Rm waren jedoch wesentlich schlechter als bei gesenkten Preßstempeln Mit dem Hochgeschwindigkeitsfräsen konnte ein alternatives Fertigungsverfahren für die Herstellung von produktionsfähigen Preßstempeln aufgezeigt werden Die Standzeiten der gefrästen Preßstempel aus konventionellem Grundwerkstoff 1 3343 lagen durchschnittlich um ca 60 000 Hub über den Standzeiten gesenkter Preßstempel der Hersteller aus England und Amerika Aufgrund des ca 3fachen Herstellpreises gegenüber dem Fertigungsverfahren Einsenken ist dieses Verfahren für diesen Anwendungszweck jedoch noch nicht wirtschaftlich Mit dem Einsatz von verschiedenen schmelz und pulvermetallurgischen Werkstoffvarianten insbesondere über T15 MIM konnte die Standzeit bei der Herstellung der Projektschraube der Fa Betzer exemplarisch von durchschnittlich 157 000 auf 265 000 Hub gesteigert werden Zu berücksichtigen ist jedoch daß hohe Standardabweichungen der Standzeiten in den Versuchen noch eine statistische Absicherung der erzielten Standzeitergebnisse erforderlich machen Der Werkstoff T15 MIM wird im Metallspritzgußverfahren hergestellt Aus Kostengründen wurden im Projekt Preßstempel aus zylindrischen T15 MIM Werkstoffproben durch Hochgeschwindigkeitsfräsen hergestellt Ein direktes Spritzgießen der Preßstempel wäre in Hinsicht Standzeiterhöhung und Steigerung der Verfügbarkeit ein geeignetes Fertigungsverfahren Die Fertigungstoleranz des Verfahrens liegt bei ca 1 bezogen auf das Nennmaß Nach dem Spritzgießen Sinten müßten die Preßstempel evtl

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