Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Lebensdauerabschätzung von Werkzeugen der Kaltmassivumformung



Datum: 08.02.2006


Autor

  • Dr.-Ing. Markus Meidert

Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr.h.c. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. R. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. habil. G. Kuhn

Werkzeuge der Kaltmassivumformung sind durch den Umformprozess höchstbelastet und versagen häufig durch Werkstoffermüdung. Die Werkzeugkosten bilden einen nicht unerheblichen Anteil an den Produktkosten; es besteht die wirtschaftliche Notwendigkeit die Werkzeuge auf maximale Lebensdauer auszulegen und zu optimieren. Die Auslegung und Optimierung von Werkzeugen wird heute vorwiegend empirisch durchgeführt. Die Lebensdauer von Werkzeugen bis zur Rissinitiierung lässt sich durch die Steifigkeit des Werkzeugverbundes sowie durch die Armierung und die geometrische Gestaltung des Werkzeugs entscheidend beeinflussen. Für eine zielgerichtete Werkzeugauslegung wurde in der Arbeit ein Konzept zur Lebensdauerabschätzung mittels eines energetischen Schädigungsparameters aufgegriffen und aufbauend auf Daten aus statischen und zyklischen Werkstoffversuchen an hochfesten PM Stählen weiterentwickelt. Die rechnerische LebensdauerabschÌtzung wurde anhand von Lebensdauerdaten von industriellen Werkzeugen verifiziert. Es war möglich zum einen den Ort des Versagens, zum anderen die zu erwartende Lebensdauer bis zur Rissinitiierung sehr genau vorherzusagen. Die Schädigungsrechnung und Lebensdauervorhersage wurde vollständig in eine bestehende FEM Umgebung integriert, ein wichtiger Aspekt für die Anwendbarkeit und Akzeptanz in der industriellen Werkzeugkonstruktion.