Verzugsanalyse kaltmassivumgeformter und wärmebehandelter Bauteile

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Im Verfahren der Kaltmassivumformung können während nachfolgender Wärmebehandlungen unerwünschte Maß- und Formänderungen der Werkstücke auftreten. Die Ursachen für diesen Bauteilverzug und die Auswirkungen verschiedener Einflussfaktoren sind bislang nicht abschließend geklärt. Diese Arbeit analysiert die Zusammenhänge zwischen Kaltmassivumformung, Wärmebehandlung und Verzug, insbesondere beim Voll-Vorwärts-Fließpressen. Durch umfangreiche Versuchsreihen wurden Parameter entlang der Prozesskette – von der Werkstoffauswahl über das Fließpressen bis zur Wärmebehandlung – variiert und die Bauteileigenschaften untersucht. Die ermittelten Geometrieänderungen zwischen den Prozessschritten ermöglichen es, die Auswirkungen der Einflussfaktoren abzuleiten und deren Signifikanz auf den Verzug zu bestimmen. Zusätzlich werden numerische Untersuchungen mit zwei- und dreidimensionalen FEM-Modellen durchgeführt, um die Eigenspannungen nach der Kaltmassivumformung als Verzugspotenzialträger zu analysieren. Auch die Auswirkungen asymmetrischer Störeinflüsse auf die Eigenspannungsverteilung und die Formabweichung werden untersucht. Es wird gezeigt, dass neben Werkstoff, Schmierstoff und Umformgrad insbesondere die Abkühlgeschwindigkeiten beim Einsatzhärten den Verzug beeinflussen und teilweise in Wechselwirkung stehen. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden Ansätze zur Minderung des Verzugs vorgeschlagen.