Analyse Wärmehaushalt

Analyse und Beeinflussung des Wärmehaushaltes in der Blechumformung

 

Problemstellung

Sowohl in der Umformung von Aluminium- als auch hochfesten Stahlblechen wird während des Prozesses Wärme frei. Diese führt einerseits zu Aluminiumadhäsion an den Umformwerkzeugen und andererseits zu deutlich erhöhten Prozesstemperaturen und Schmierfilmeinbrüchen bei der Stahlumformung. Zudem weisen die umgeformten Werkstücke sehr hohe Temperaturen auf, was die Handhabung in der betrieblichen Praxis erschwert. In der Stahlumformung sind daher aktiv gekühlte Werkzeuge verbreitet. Bisher unbekannt sind allerdings die Einflüsse tribologischer Systemkomponenten auf thermodynamische Vorgänge und Wechselwirkungen zwischen Umformung, Reibung und Wärmeübertragung sowie -leitung.

Zielsetzung

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, ein grundlegendes Verständnis für die Mechanismen der Wärmeentstehung und -Ausbreitung in der Blechumformung zu entwickeln. Im Fokus steht dabei, die Haupteinflussparameter zu identifizieren. Über die Entwicklung einer Kennwertformulierung soll die Charakterisierung tribologischer Systeme hinsichtlich ihrer thermischen Wirksamkeit in der Blechumformung ermöglicht werden. Schließlich ist die Erarbeitung von Handlungsrichtlinien zur Ableitung praxistauglicher Kühlkonzepte angestrebt.

Vorgehensweise

Zunächst sollen die Wärmeströme aus Reibung, Umformung und kombinierten Lastfällen isoliert experimentell und numerisch untersucht werden. Essentiell dabei ist die Kennwertformulierung sowie die Entwicklung von Handlungsstrategien zur thermischen Optimierung. Darauf basierend können schließlich Kühlkonzepte entwickelt und auch am Realwerkzeug verifiziert werden.

Abbildung 1: Wärmeströme im Streifenziehversuch mit Umlenkung
Abbildung 1: Wärmeströme im Streifenziehversuch mit Umlenkung