Erweiterung der Formgebungsgrenzen rissbehafteter Halbwarm-Massivumformprozesse unter Anwendung der Schädigungsmechanik und der Finite-Elemente-Methode

Im Rahmen dieser Arbeit sollen einige schädigungsmechanische Modelle für die Rissvorhersage im Halbwarmbereich herangezogen werden. Für die Untersuchungen wird eine breite Palette von Stählen herangezogen, um den Einfluss der verschiedenen Legierungsbestandteile und ausgewählter Gefügestrukturen auf die Rissbildung festzustellen. Gerade im erhöhten Temperaturbereich wirkt sich das eingestellte Gefüge erheblich auf den Rissbildungsmechanismus aus. Als geeignete Probenform für die Untersuchungen wird die bereits im Kaltbereich durch Landgrebe erfolgreich eingesetzte Kragenprobe im Druckversuch gewählt. Neben einem scharfen Rissauftritt weist sie auch bei höheren Temperaturen einen vorwiegenden Gleitbruchmechanismus auf, so dass mikromechanische Schädigungskriterien zur Rissprognose verwendet werden können. Im Rahmen der experimentellen Arbeiten werden zudem materialspezifische Parameter für die FEM Simulation ermittelt. Die mögliche Variationsbreite bei der Stahlherstellung erfordert zumindest die Aufnahme von Fließkurvendaten aus demjenigen Material, welches auch in der industriellen Produktion bei erhöht rissbehafteten Produkten eingesetzt wird. Weiterhin sind für einige der schädigungsmechanischen Modelle materialspezifische Parameter zu ermitteln, so z. B. für das hier ausführlich dargestellte Modell der Effektiven Spannungen. Da deren experimentelle Ermittlung im Halbwarm- Zugversuch teils sehr aufwändig ist, soll eine Übertragung in den Bereich der FEM Simulation überprüft werden. Hierzu werden die Einflussparameter auf das Schädigungsmodell analysiert. In einem weiteren Teil dieser Arbeit werden die experimentellen Resultate mit den Ergebnissen aus den FEM Simulationen mit integrierten Schädigungskriterien verglichen. Dazu werden auch allgemeingültige Einflussparameter auf die duktile Rissentstehung mittels der FEM identifiziert. Diese werden dann zur Diskussion des Schädigungsverhaltens von unterschiedlichen Eisenbasislegierungen sowie Werkstoffen mit unterschiedlicher Gefügezusammensetzung herangezogen.