Entwicklung einer Methodik für die Abbildung von Beschichtungsmitteln in FEM-Warmumformsimulationen

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Entwicklung einer Methodik für die Abbildung von Beschichtungsmitteln in FEM-Warmumformsimulationen. / Klaushofer, Martin.

2022.

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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title = "Entwicklung einer Methodik f{\"u}r die Abbildung von Beschichtungsmitteln in FEM-Warmumformsimulationen",
abstract = "Die vorliegende Arbeit gibt einen {\"U}berblick {\"u}ber die wichtigsten Einflussfaktoren beim Gesenkschmieden von beschichteten Bauteilen. Es werden Reibungsmechanismen beschrieben, mathematische Modelle f{\"u}r deren Ber{\"u}cksichtigung in der Warmumformsimulation vorgestellt, die physikalischen Grundlagen der W{\"a}rme{\"u}bertragung (W{\"a}rmeleitung, Konvektion und W{\"a}rmestrahlung) zusammengefasst und die grundlegende Funktionsweise von Thermoelementen und W{\"a}rmebildkameras vermittelt. Im Rahmen dieser Arbeit werden anhand von Versuchen Methoden vorgestellt, um thermophysikalische Eingangsparameter (Konvektions- und Emissionskoeffizienten) f{\"u}r die FEM-Simulation zu ermitteln. Der Einfluss von Beschichtungsmitteln auf den Umformkraftverlauf bzw. die Reibung wird anhand von Bauteilversuchen an einer Spindelpresse untersucht. Im Simulationsteil wird zun{\"a}chst anhand von Simulationsstudien der Einfluss verschiedener Parameter auf die Simulationsergebnisse erforscht. Anschlie{\ss}end wird eine Methodik gezeigt, um die versuchstechnisch ermittelten Daten f{\"u}r den Einsatz im Simulationsprogramm DEFORM der Firma SFTC aufzubereiten. Die real durchgef{\"u}hrten Bauteilversuche werden mit unterschiedlichen Einstellungen nachsimuliert. Durch Vergleichen der simulierten und gemessenen Umformkraftverl{\"a}ufe werden geeignete Reibmodelle und passende Parameter zur m{\"o}glichst genauen Abbildung von Beschichtungsmitteln in der Simulation bestimmt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden k{\"o}nnen als Grundlage dienen, um weitere Kombinationen aus Werkstoff und Beschichtungsmittel zu untersuchen und in der umformtechnischen Simulation zu ber{\"u}cksichtigen.",
keywords = "coating agents, closed die forging, finite element analysis, FEA, hot forming simulation, advanced friction models, thermophysical parameters, heat transfer, forming forces, SFTC DEFORM, Beschichtungsmittel, Gesenkschmieden, Finite Elemente Simulation, FEM, Warmumformsimulation, erweiterte Reibmodelle, thermophysikalische Daten, W{\"a}rme{\"u}bertragung, Umformkraft, SFTC DEFORM",
author = "Martin Klaushofer",
note = "gesperrt bis 28-02-2027",
year = "2022",
language = "Deutsch",
school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

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TY - THES

T1 - Entwicklung einer Methodik für die Abbildung von Beschichtungsmitteln in FEM-Warmumformsimulationen

AU - Klaushofer, Martin

N1 - gesperrt bis 28-02-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über die wichtigsten Einflussfaktoren beim Gesenkschmieden von beschichteten Bauteilen. Es werden Reibungsmechanismen beschrieben, mathematische Modelle für deren Berücksichtigung in der Warmumformsimulation vorgestellt, die physikalischen Grundlagen der Wärmeübertragung (Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung) zusammengefasst und die grundlegende Funktionsweise von Thermoelementen und Wärmebildkameras vermittelt. Im Rahmen dieser Arbeit werden anhand von Versuchen Methoden vorgestellt, um thermophysikalische Eingangsparameter (Konvektions- und Emissionskoeffizienten) für die FEM-Simulation zu ermitteln. Der Einfluss von Beschichtungsmitteln auf den Umformkraftverlauf bzw. die Reibung wird anhand von Bauteilversuchen an einer Spindelpresse untersucht. Im Simulationsteil wird zunächst anhand von Simulationsstudien der Einfluss verschiedener Parameter auf die Simulationsergebnisse erforscht. Anschließend wird eine Methodik gezeigt, um die versuchstechnisch ermittelten Daten für den Einsatz im Simulationsprogramm DEFORM der Firma SFTC aufzubereiten. Die real durchgeführten Bauteilversuche werden mit unterschiedlichen Einstellungen nachsimuliert. Durch Vergleichen der simulierten und gemessenen Umformkraftverläufe werden geeignete Reibmodelle und passende Parameter zur möglichst genauen Abbildung von Beschichtungsmitteln in der Simulation bestimmt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können als Grundlage dienen, um weitere Kombinationen aus Werkstoff und Beschichtungsmittel zu untersuchen und in der umformtechnischen Simulation zu berücksichtigen.

AB - Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über die wichtigsten Einflussfaktoren beim Gesenkschmieden von beschichteten Bauteilen. Es werden Reibungsmechanismen beschrieben, mathematische Modelle für deren Berücksichtigung in der Warmumformsimulation vorgestellt, die physikalischen Grundlagen der Wärmeübertragung (Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung) zusammengefasst und die grundlegende Funktionsweise von Thermoelementen und Wärmebildkameras vermittelt. Im Rahmen dieser Arbeit werden anhand von Versuchen Methoden vorgestellt, um thermophysikalische Eingangsparameter (Konvektions- und Emissionskoeffizienten) für die FEM-Simulation zu ermitteln. Der Einfluss von Beschichtungsmitteln auf den Umformkraftverlauf bzw. die Reibung wird anhand von Bauteilversuchen an einer Spindelpresse untersucht. Im Simulationsteil wird zunächst anhand von Simulationsstudien der Einfluss verschiedener Parameter auf die Simulationsergebnisse erforscht. Anschließend wird eine Methodik gezeigt, um die versuchstechnisch ermittelten Daten für den Einsatz im Simulationsprogramm DEFORM der Firma SFTC aufzubereiten. Die real durchgeführten Bauteilversuche werden mit unterschiedlichen Einstellungen nachsimuliert. Durch Vergleichen der simulierten und gemessenen Umformkraftverläufe werden geeignete Reibmodelle und passende Parameter zur möglichst genauen Abbildung von Beschichtungsmitteln in der Simulation bestimmt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können als Grundlage dienen, um weitere Kombinationen aus Werkstoff und Beschichtungsmittel zu untersuchen und in der umformtechnischen Simulation zu berücksichtigen.

KW - coating agents

KW - closed die forging

KW - finite element analysis

KW - FEA

KW - hot forming simulation

KW - advanced friction models

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KW - forming forces

KW - SFTC DEFORM

KW - Beschichtungsmittel

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KW - Finite Elemente Simulation

KW - FEM

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KW - Umformkraft

KW - SFTC DEFORM

M3 - Masterarbeit

ER -