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Projekt B4: Anwendung von Ähnlichkeitsmechanik und Finite-Element Simulationen zur Steigerung der Prozesseffizienz bei der Weich- und Hartbearbeitung

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Julius Osterried
Motivation und Ziele:
Der Bauteilzustand wird bei hochbeanspruchten, kerbbehafteten Bauteilen durch mehrfach spanende Bearbeitung innerhalb einer Prozesskette verändert, was sich auf Einsatzverhalten und Lebensdauer auswirkt. Die Einflüsse und Wechselwirkungen der sequentiellen Zerspanungen auf den Bauteilzustand sind im Detail nicht bekannt oder nur schwer ermittelbar und es gibt keine ausreichenden Kenntnisse über die Eigenspannungsentwicklung für Prozesse mit vielschneidigen Werkzeugen. Ziel des Projektes ist die simulative Abbildung des Räumverfahrens als Teilprozess einer Prozesskette, unter Berücksichtigung der sequentiellen Zerspanung, die Ermittlung des Einflusses relevanter Prozessparameter, sowie die Vorhersage über den Bauteilzustand nach der Bearbeitung, in Abhängigkeit des Anfangszustandes des Bauteils.
Untersuchungen Ergebnisse
  • FE-Modellierung von sequentiellen Zerspanungsprozessen in 2D, Übertragen von Bauteilzuständen, Verkettung zu benachbarten Teilprozessen in der Prozesskette
  • Ermittlung des Randschichtzustands durch feine Vernetzung und Neuvernetzung zur Realisierung der Materialtrennung
  • Simulative Untersuchung der Einflüsse von Prozessparametern, sowie des Anfangszustandes im Bauteil
  • Entwicklung eines Vorhersagemodells für den Bauteilzustand nach der Räumbearbeitung
  • Eigenspannungszustand hängt von Prozessparametern und der Anzahl der Zerspanungen ab
  • bei steigender Anzahl Zerspanungen: Änderung der Oberflächeneigenspannungen, sowie tieferreichende Zug-Eigenspannungen bei gleichzeitig abnehmender Schnittgeschwindigkeit und zunehmender Schnitttiefe
  • Ausbildung eines stationären Randschichtzustandes nach einer größeren Zahl sequentieller Zerspanungen