The Influence of the Leveling Process on the Local Material Properties of Heavy Steel Plates

Titel in Übersetzung: Der Einfluss des Richtprozesses auf die lokalen Materialeigenschaften von Grobblech

Thomas Kaltenbrunner

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Steigende Anforderungen und immer kleiner werdende Toleranzfelder für die mechanischen Eigenschaften von Grobblechen erfordern fundiertes Wissen wie die einzelnen Prozessschritte bei der Herstellung Einfluss nehmen. Um den gestellten Anforderungen gerecht zu werden und den Anteil an first-time-right Produkten zu erhöhen, kommt eine computergestützte Prozesskettensimulation zum Einsatz. Die Grobblechherstellung erfolgt häufig mittels eines thermomechanischen Verfahrens, dessen letzter Prozessschritt üblicherweise der Richtprozess ist. Durch das Richten werden einerseits Unebenheiten in den Blechen eliminiert und Eigenspannungen reduziert, andererseits die mechanischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Streckgrenze und die Zugfestigkeit beeinflusst. Während des Richtens erfährt das Blech durch die Richtrollen mehrere Zyklen plastischer Verformung mit abnehmenden und über der Blechdicke variierenden Dehnungsamplituden. Auch unter der Annahme homogener Eigenschaften über den Querschnitt im Ausgangszustand führt der durch das Richten eingebrachte Verformungsgradient zu lokal unterschiedlichen Eigenschaftsänderungen über die Blechdicke. Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Charakterisierung und Prognose der lokalen Festigkeitsentwicklung durch den Richtprozess. Ziel ist es, ein Werkzeug zur Prognose sowohl ortsaufgelöster Festigkeiten über die Blechdicke als auch eines Integralwertes für die Festigkeit des gesamten Bleches zu erstellen. Zur Lösung dieses Problems verfolgt diese Arbeit drei Zugänge: (i) Die systematische experimentelle Charakterisierung des Materialverhaltens, (ii) die Modellierung des gesamten Richtprozesses, die in die Entwicklung eines Prozessmodells bzw. eines Prognosemodells aufgespaltet ist, und (iii) die Reduktion des Prognosemodells auf ein effizientes Prognosewerkzeug welches in die Prozesssteuerung integriert werden kann. Das Materialverhalten wird im relevanten Temperaturbereich anhand von Laborexperimenten bestehend aus zyklischen Versuchen an Zugproben und Biegeproben und Experimenten mit dem realen Richtaggregat untersucht. Die daraus gewonnenen Informationen über den Einfluss typischer Verformungen beim Richten auf die Festigkeit fließen in die Modellierung ein. Ein auf der Finite-Elemente-Methode basierendes Prozessmodell berechnet aus den Anlageneinstellungen die Dehnungshistorie, aus welcher das Prognosemodell das resultierende lokale Festigkeitsprofil beziehungsweise einen für das gesamte Blech repräsentativen Integralwert errechnet. Das im Prognosemodell implementierte Materialmodell bildet die volle Komplexität des in den Experimenten charakterisierten Materialverhaltens ab und dient als Referenz für das reduzierte Prognosewerkzeug. Das Prognosewerkzeug ist für die in der Produktion relevanten Richtszenarien auf Effizienz und Rechenzeit optimiert.
Titel in ÜbersetzungDer Einfluss des Richtprozesses auf die lokalen Materialeigenschaften von Grobblech
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ebner, Reinhold, Beurteiler B (intern)
  • Antretter, Thomas, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 14-08-2023

Schlagwörter

  • Grobblech
  • Modellierung und Simulation
  • Lokale Materialeigenschaften
  • Eigenschaftsprognose
  • Prozesskontrolle

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