Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMExperimentelle Bestimmung von Kennwerten für die Umformsimulation
Bei der Simulation von Umformprozessen ist die präzise Beschreibung der Werkstoffeigenschaften eine wesentliche Voraussetzung zur Erzielung von belastbaren Simulationsergebnissen. In Abhängigkeit vom betrachteten Prozess müssen die Blechwerkstoffe hinsichtlich Verfestigung, Anisotropie, Temperatur, Dehnrate oder auch Schädigungsverhalten experimentell charakterisiert und in das Simulationsmodell übertragen werden. Am Fraunhofer IWM können folgende Versuche zur experimentellen Charakterisierung von Blechwerkstoffen durchgeführt werden:
- Einachsiger Zugversuch Aufnahme der Spannungs- Dehnungskurve und Ermittlung der Werkstoffkennwerte z.B.: Rp02, Rm, r-Werte, n-Werte, E-Modul
- Scherzugversuch quasistatisch bis moderate Dehnraten
- Versuche bei unterschiedlicher Spannungsmehrachsigkeit
- Kriech- und Relaxationsmessungen
- Hydraulischer Tiefungsversuch (Bulge-Test) Ø100 mm mit optischer Dehnungsfeldanalyse Untersuchung von biaxialen Spannungszuständen, Bestimmung der Fließkurve für höhere Dehnungen, Ermittlung weiterer Werkstoffkennwerte
- Nakajimaversuch
Ø100 mm mit optischer Dehnungsfeldanalyse
Ermittlung der Grenzformänderungskurve (FLC)
- Näpfchenziehversuch rund Ø75 mm und vierkant 75 mm x 75 mm Ermittlung der Umformbarkeit, des Grenzziehverhältnisses, der Zipfeligkeit, uvm.
- Thermomechanische Untersuchungen auch unter Schutzgas und im Vakuum
- Stauchversuch und Warmstauchversuch mit Stauchplastometer
- Temperierte Zugversuche
Sollten Sie noch nicht das Passende gefunden haben, sprechen Sie uns trotzdem an! Am Fraunhofer IWM arbeiten unterschiedlichste Teams aus erfahrenen Technikern, Ingenieuren und Wissenschaftlern stets an neuen Methoden rund um die Werkstoffcharakterisierung mit modernstem Versuchs- und Messequipment.
Einachsiger Zugversuch nach DIN EN ISO 6892
- Aufnahme der Spannungs-Dehnungs-Kurve
- Ermittlung der Werkstoffkennwerte z.B.: , , r-Werte, n-Werte, E-Modul
Prüfgeschwindigkeiten: 0,5 µm/h – 500 mm/min
Maximalkraft: 50 kN
Regelungsmöglichkeiten: Dehnung, Spannung, Kraft, Weg, ….
Probenhalter für Flachproben
Prüfung bei Raumtemperatur
Weitere Versuchsmaschinen für dynamische Zugversuche, temperierte Versuche oder Einrichtungen mit höherer Maximalkraft befinden sich im Haus: Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung
Scherzugversuch (quasistatisch bis moderate Dehnraten)
- Versuche bei unterschiedlicher Spannungsmehrachsigkeit
Kriech- und Relaxationsmessungen
- Aufzeichnung der Relaxations- oder Kriechkurve (Spannungs- oder Dehnungs-Zeit-Diagramm)
Hydraulischer Tiefungsversuch (Bulge-Test) nach DIN EN ISO 16808 mit optischer Dehnungsfeldanalyse
Untersuchung von biaxialen Spannungszuständen ohne signifikanten Reibungsverlust durch hydraulische Tiefung
- Bestimmung der Fließkurve für höhere Umformgrade
- Probengeometrie: Ø 200 mm
Stempel: Ø 100 mm
Maximaldruck: 750 bar
Maximale Klemmkraft: 600 kN
Nakajimaversuch nach DIN EN ISO 12004 mit optischer Dehnungsfeldanalyse
- Ermittlung der Grenzformänderungskurve (FLC)
Stempeldurchmesser: 100mm
Maximale Kraft: 600kN
Maximale Klemmkraft: 600kN
uvm…
Näpfchenziehversuch rund DM75 und vierkant 75x75
- Ermittlung der Umformbarkeit
- Ermittlung des Grenzziehverhältnisses
- Ermittlung der Zipfeligkeit
Analyse der Mikrostruktur
(Mehr zum Thema Mikrostruktur am Fraunhofer IWM)
- Metallographie / Härtemessung
- Rasterelektronenmikroskop (REM)
- Texturanalyse mittels EBSD (Electron backscatter diffraction)
- EDX zur Messung der lokalen chemischen Zusammensetzung
Thermophysikalische Kennwerte
(Mehr zum Thema Thermophysikalische Kennwerte am Fraunhofer IWM)
- Längenausdehungskoeffizient
- Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit
- spezifische Wärmekapazität
- Bestimmung von Phasenumwandlungen
Eigenspannungsanalyse mittels Röntgen
(Mehr zum Thema Eigenspannungen am Fraunhofer IWM)
Analyse von Oberflächen und Beschichtungen
(Mehr zum Thema Tribologie am Fraunhofer IWM)
- Ermittlung des Reibkoeffizienten
- Verschleißmessung
Parameteridentifikation und Erstellung von Materialkarten für die FE-Simulation
- Isotrope Verfestigungsmodelle
- Isotrop-kinematische Verfestigungsmodelle (Bauschinger)
- Fließortmodelle
- Kriech- und Relaxationsmodelle
Auf Basis der ermittelten experimentellen Daten können geeignete Werkstoffmodelle ausgewählt, deren Modellparameter angepasst und in das Simulationsmodell in Form von Materialkarten übertragen werden.