Thermische Randwerte für die numerische Simulation von Umformprozessen

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In dieser Arbeit wurden die Versuchstechniken und die Methodik zur Bestimmung der zwei wichtigsten thermischen Randgrößen der FEM-Simulation von Umformprozessen, Strahlungszahl und Wärmeübergangskoeffizient, verbessert. Dies führte zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit sowie der Genauigkeit der ermittelten Werte. In den durchgeführten Untersuchungen wurden Abhängigkeiten der Strahlungszahl und des Wärmeübergangskoeffizienten von entscheidenden Einflussparametern aufgezeigt. Für die Strahlungszahl wurden der Einfluss der Starttemperatur, der Oberflächenrauheit, der Verzunderung sowie des Atmosphärendrucks identifiziert. Auch die Strahlungszahlen bei Verwendung ausgewählter Schmierstoffe auf der Probenoberfläche konnten ermittelt werden. Bei der Analyse des Wärmeübergangskoeffizienten wurden die Starttemperatur, Oberflächenrauheit, Kontaktdruck zwischen Werkstück und Werkzeug sowie der Einfluss ausgewählter Schmierstoffe in der Kontaktzone näher betrachtet. Zur Validierung der ermittelten Werte wurden zwei halb-industrielle Schmiedeprozesse und ein industrieller Reckschmiedeprozess herangezogen. Die Übereinstimmung der ermittelten Werte für Temperatur und Endgeometrie mit den FEM-Simulationen belegt die Zuverlässigkeit der entwickelten Versuchsmethoden, während die verbleibenden Unterschiede die Grenzen der Genauigkeit der Ermittlungsmethoden aufzeigen.