Formänderungshistorie

D04 - Carakterisierung des Werkstoffverhaltens durch Messung der Formänderungshistorie beim Umformen

Im Teilprojekt wird eine neue Materialcharakterisierungsmethode für Mikroproben auf der Basis des inkrementellen elektrohydraulischen Massivumformens erarbeitet. Zur Umformung dienen mittels Drahtexplosion erzeugte Schockwellen in einem Fluid, welche die Proben schrittweise durch einen Umformkanal in einem speziell erarbeiteten Fließpresswerkzeug drücken. Um materialspezifische Deskriptoren zu ermitteln, werden die Proben zwischen den Umformungen mittels zweier optischer Verfahren gemessen. Bei der integralen Methode wird die Umformtiefe e mittels Laserlinientriangulation gemessen und bei der ortsaufgelösten Messung von Dehnungsfeldern kommen die Methoden der Digitalen Speckle Fotografie bzw. Digitalen Image Korrelation zum Einsatz, wozu ein optischer Zugang im Fließpresswerkzeug integriert wurde. Mit Hilfe von Messunsicherheitsbetrachtungen für die Dehnungsmessung konnte gezeigt werden, dass die erreichbare Unsicherheit für die Messungen ausreichend war, aber für eine höhere laterale Auflösung neue Auswerteansätze zu untersuchen sind. Beide Charakterisierungsmethoden wurden an mehreren Werkstoffen eingesetzt und lieferten Fließersatzkurven (Formänderungshistorie), welche als Deskriptoren für die weitere Betrachtung zur Materialcharakterisierung geeignet sind.

Die neue Materialcharakterisierungsmethode für sphärische oder zylindrische Mikroproben stellt einen Ansatz für zukünftige U­­­ntersuchungen dar, insbesondere im Hochdurchsatz. Aufgrund der lokalen Erfassbarkeit der Verformungen und der Anpassbarkeit der Umformkanäle bietet sie die Möglichkeit, weitere Deskriptoren für z.B. die Bruchfestigkeit oder die Wechselverfestigung zu erarbeiten. Darüber hinaus können auch fertigungsnahe Charakterisierungen durch die Abbildung von Stadienfolgen in den Umformkanälen abgebildet und so das Werkstoffverhalten für komplexe Bearbeitungszyklen im Vorfeld beurteilt werden.

Publikationen

L. Langstädtler, S. Schnabel, M. Herrmann, C. Schenck, B. Kuhfuss: Short-Term Material Characterization by Electrohydraulic Incremental Extrusion through Micro Channels, Materials 14 - 3 (2021), DOI: 10.3390/ma14030525 (Open Access)

G. Alexe, A. Tausendfreund, D. Stöbener, L. Langstädtler, M. Herrmann, C. Schenck, A. Fischer: Uncertainty and Resolution of Speckle Photography on Micro Samples. Nanomanufacturing and Metrology 3 (2020) 2, 91-104, DOI: 10.1007/s41871-020-00059-2 (Open Access)

D. Stöbener, G. Alexe, L. Langstädtler, M. Herrmann, C. Schenck, A. Fischer: An optical method to determine the strain field on micro samples during electrohydraulic forming. Procedia CIRP 87 (2020), 438-443, DOI: 10.1016/j.procir.2020.02.099

L. Langstädtler, H. Pegel, M. Herrmann, C. Schenck, B. Kuhfuss: Electrohydraulic incremental bulk metal forming, MATEC Web of Conferences 190 (2018) 3001, DOI: 10.1051/matecconf/201819003001 (Open Access)

 L. Langstädtler, H. Pegel, M. Herrmann, C. Schenck, D. Stöbener, J.F. Westerkamp, A. Fischer, B. Kuhfuss: Electrohydraulic extrusion of spherical bronze (CuSn6) micro samples, 8th International Conf. on High Speed Forming (2018), DOI: 10.17877/DE290R-18953 (Open Access)