Analyse der Verwendbarkeit von FEM-Simulation zur Vorhersage ausgewählter Prozessfehler in der Aluminium-Extrusion

Stranggepresste Halbzeuge, wie Profile und Rohre, sind aus einer Vielzahl heutiger Industriebranchen nicht mehr wegzudenken. Ob aus Aluminium, Kupfer, Magnesium oder Stahl, ob direkt, indirekt oder hydrostatisch gepresst, ob für Automobil, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau oder Baubranche, die Vielfalt und der Einsatzbereich sind groß. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema des direkten Aluminiumstrangpressens, genauer, mit der Verwendbarkeit der Finiten Elemente Methode zur Vorhersage ausgewählter Strangpressfehler. Als Simulationssoftware dient QForm UK Extrusion, vom gleichnamigen Hersteller QForm. Diese Arbeit findet im Rahmen einer Kooperation mit der Hydro Extrusion Nenzing GmbH statt, an deren Standort auch die Versuche sowie die Auswertung stattfindet. Allen voran steht die Auswahl geeigneter Profile - insgesamt vier. Zwei für die Analyse der Oberflächenqualität, eines für die Länge der Dopplung und eines für die Qualität der Längspressnaht. Von diesen werden anschließend die Werkzeugkonstruktionsdateien so vorbereitet, dass mit diesen reibungslos und unter Produktionsparametern simuliert werden kann. Die Versuche werden an der 40-Meganewtonpresse sowie an der 22-Meganewtonpresse gemacht. Zur Beurteilung der Oberflächenqualität sind die Profile eloxiert, die Länge der Dopplung wird mittels Beizung bestimmt und die Qualität der Längspressnaht durch Aufdorntests beurteilt. Validiert werden die Simulationen mithilfe der Austrittstemperatur. Bei zwei Profilen decken sich die Ergebnisse mit den Simulationen. Sowohl die Länge der Dopplung als auch die Qualität der Längspressnaht kann korrekt vorhergesagt werden. Bei der Vorhersage der Oberflächenqualität stößt die Simulation an ihre Grenzen, dennoch können essentielle Erkenntnisse gewonnen werden. Diese Arbeit könnte als Basis für weitere, spezifischere Projekte bezüglich der Simulation von Strangpressdefekten dienen sowie als Hilfsmittel für eine Implementierung von Simulationssoftware in die Produktion.