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Projekt
Thermomechanische Simulation des Hartdrehens mit makroskopischen Modellen und Phasenfeldmodellen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Rolf Mahnken; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
Fachliche Zuordnung
Spanende und abtragende Fertigungstechnik
Förderung
Förderung von 2010 bis 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 179314845
Das Hartdrehen stellt eine vorteilhafte Alternative zum Schleifen in Bezug auf hohe Spanabnahme und die geometrische Flexibilität bei komplexen Bauteilen dar. Dabei werden die physikalischen Eigenschaften des Werkstückes, die das spätere Bauteilverhalten entscheidend beeinflussen, durch z.B. Bildung der Randschicht, Phasenumwandlungen und Bildung von Eigenspannungen verändert. Zum Verständnis und zur Prozessoptimierung ist somit eine Modellierung dieser Phänomene erforderlich. Ein Ziel des Projektes ist deshalb die Simulation viskoplastischer Vorgänge unter Berücksichtigung von Phasenumwandlungen im Werkstück mit einem makroskopischen Mehrmechanismenmodell. Die Verifikation des Modells erfolgt auf der Grundlage von Hochgeschwindigkeits- und Phasenumwandlungsexperimenten. Zusätzlich werden Phasenfeldmodelle eingesetzt. Diese liefern ein Verständnis der Phasenumwandlung auf der Mesoskala, wie z.B. Austenitisierung, Martensitbildung und Entwicklung der Anisotropie. Die Ergebnisse der Phasenumwandlung sind wesentlich von der Genauigkeit der thermischen Randbedingungen abhängig. Zu diesem Zweck werden Experimente zum Wärmeeintrag in das Werkstück durchgeführt, die zur Kalibrierung eines thermischen Modells durch Lösung eines inversen Problems eingesetzt werden. Für einen Demonstrator zum Hartdrehen werden die Modellansätze beider Kooperationspartner zusammengeführt. Diese Arbeiten des ersten Förderzeitraums bilden die Grundlagen eines Mehrskalen-Modells im zweiten Förderungszeitraum, in dem zusätzlich ein mikromechanisches Modell entwickelt wird. Im dritten Förderzeitraum werden die Korrelationen zwischen Prozessparametern, physikalischen Eigenschaften und der thermomechanischen Verformung genutzt, um Kompensations- und Optimierungsstrategien für komplexe Zerspanprozesse zu entwickeln.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
