Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMBlechprüflabor zur experimentellen Bestimmung von Kennwerten für die Umformsimulation
Im Blechprüflabor des Fraunhofer IWM stehen eine Reihe modernster Versuchseinrichtungen zur Verfügung, um Blechwerkstoffe hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften wie z.B. Verfestigung, Anisotropie oder Dehnraten experimentell zu charakterisieren. Die ermittelten Werkstoffeigenschaften dienen als Grundlage für die Simulation von Umformprozessen, zur Analyse von Schädigungsverhalten sowie zur Bewertung der Struktur- oder Prozess-Eigenschaftsbeziehungen.
Unsere Versuchseinrichtungen
Unser Blechprüflabor ist mit einer ZwickRoell Universalprüfmaschine Kappa 50 DS sowie einer ZwickRoell Blechumform-Prüfmaschine BUP 600 ausgestattet. Auf der Universalprüfmaschine werden die Materialien z.B. in Zug-, Scherzug- oder unterschiedlichen Biegeversuchen charakterisiert. Mit der Blechumformprüfmaschine BUP 600 und modernster 3D-Messtechnik führen wir an Flachproben unter anderem Grenzformänderungs- (FLC-), Bulge-, und Näpfchenziehversuche durch. Warm- und Kaltstauchversuche sowie weitere thermomechanische Prüfungen führen wir in unserem thermomechanischen Labor durch.
- Lastbereich 50kN Zug/Druck
- Servoelektrischer Doppelspindelantrieb
- Prüfgeschwindigkeiten: 0,5 µm/h – 500mm/min
- Probenraumbreite: 1010 mm
- Hydraulische Probenhalter, bis zu 200 bar Schließdruck pro Halter
- Lastrahmen auch für Langzeitversuche ausgelegt
- Blechhaltekraft, Prüfkraft und Stanzkraft max. 600 kN
- Servohydraulischer Antrieb
- Prüfgeschwindigkeiten: quasistatisch bis 1000mm/min
- Werkzeugaufnahme über hydraulisch
schwenkbaren Werkzeugkopf - Wegmessung am Tiefungskolben
- Kraftmessungen über Öldruckaufnehmer am
Tiefungs- und Klemmkolben
- DIC = digital image correlation
- Hersteller: Gesellschaft für optische Messtechnik GOM
- 6-Megapixel (2752x2200) Kamera
- Variabler Kameraträger für maximale Flexibilität in der Wahl des Messvolumens
- Aufnahmerate: max. 25 FPS (Vollbild) – 44 FPS (Binning-Modus)
Technische Daten:
Mechanische Untersuchungen
Wir führen sowohl Standard-Versuche nach Norm als auch maßgeschneiderte Versuche für Ihre individuellen Fragestellungen durch. Die ermittelten Kennwerte dienen der Charakterisierung Ihrer Werkstoffe, tragen zur Aufklärung von Schädigungsfällen bei oder dienen als Eingangsdaten für CAE-Anwendungen und kommerzielle Softwarepakete. Am Fraunhofer IWM führen wir folgende Versuche zur experimentellen Charakterisierung von Blechwerkstoffen durch:
- 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.
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
- Bestimmung der Fließkurve für höhere Umformgrade
- Probengeometrie: Ø 200 mm
Stempel: Ø 100 mm
Maximaldruck: 750 bar
Maximale Klemmkraft: 600 kN
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.