FricON: Reibungsberücksichtigung in der Umformsimulation

FricON: Reibungsberücksichtigung in der Umformsimulation

 

Motivation

Die Rolle von numerischen Simulationen in der Umformtechnik gewann in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. Obwohl viele Prozesse mittlerweile schon sehr gut approximiert werden können, ist der Bereich der Reibwertberücksichtigung nicht vollends erforscht. Standardmäßig wird heutzutage ein konstanter Reibwert in der Umformsimulation angenommen. Diese Annahme ist eine Vereinfachung der Realität, denn in Wirklichkeit ändert sich der Reibwert im Laufe der Simulation abhängig von unterschiedlichen Faktoren (Kontaktnormalspannung, Relativgeschwindigkeit, Vorbelastungshistorie…). Ein numerisches Modell, welches die Realverhältnisse des Umformprozesses abbildet würde eine deutliche Verbesserung des Stands der Technik darstellen.

[1] Rechtecknapf mit eingefärbten Belastungszonen
[1] Rechtecknapf mit eingefärbten Belastungszonen
[2] Grenzformänderungskurve (FLC) eines Rechtecknapfes inklusive Belastungspfade
[2] Grenzformänderungskurve (FLC) eines Rechtecknapfes inklusive Belastungspfade

Zielsetzung

In einem Vorgängerprojekt wurden vorgedehnter Proben analysiert um die lokalen Reibwerte eines Realbauteils zu ermitteln. Eine qualitative Zuordnung der Reibwerte zu den vorliegenden Dehnungen gemäß der Grenzformänderungskurve wurde nicht durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist die Generierung einer Datenbasis, in der die Reibwerte in Abhängigkeit von einer definierten Vordehnung aufgenommen werden. Mit dieser Datenbasis sollen Erkenntnisse gewonnen werden ob eine Ermittlung von gezielten Reibwerten bei definierten Dehnungen ausreichend ist um das gesamte Gebiet der Umformung innerhalb der FLC abzubilden (Abbildung [2]). Die generierten Daten sollen anschließend in ein Reibmodell der Software PAM-STAMP implementiert werden um die Qualität der simulierten Tiefziehergebnisse zu verbessern.

Lösungsweg

Vorbelastungen, die infolge des Tiefziehprozesses entstehen, werden zunächst numerisch ermittelt. Anschließend werden diese Belastungspfade in einem Realexperiment nachgebildet und die Reibwerte der vorbelasteten Proben mittels der PtU eigenen Streifenziehversuch ermittelt. Den Abschluss des Projekts bildet ein Vergleich der konventionellen Simulationsergebnisse mit den Ergebnissen, die mittels des neuen Reibmodells generiert wurden.

 

Danksagung

Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 398/13-37) wird im Rahmen von Hessen Modell Projekte aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.