Karriere am WZL

 

Masterarbeit oder Bachelorarbeit

am Forschungsbereich Technologie der Fertigungsverfahren, Abteilung Umformen, Gruppe Umformende Fertigungsverfahren
 

Identifizierung von Wechselwirkungen beim maschinellen Oberflächenhämmern mithilfe der Finite-Elemente-Methode

Oberflächenermüdung, wie es beispielsweise in Form von Grübchenbildung bei Zahnräder auftritt, ist oft die Folge höchster Belastung der Randzone von Werkstücken. Der Verschleiß führt letztendlich zum Ausfall des Bauteils. Gegenmaßnahmen bestehen in der lokalen Modifikation der mechanischen Eigenschaften der Randzone mittels mechanischer Randzonenbearbeitungsverfahren wie dem maschinellen Oberflächenhämmern (MOH).

Das MOH ist ein inkrementelles Umformverfahren, welches sich durch hochfrequente Schläge eines sphärischen Hammerkopfes auf eine Werkstückoberfläche auszeichnet. Dabei werden Druckeigenspannungen in das Werkstück induziert, die Oberfläche eingeglättet oder strukturiert und eine Kaltverfestigung in der Bauteilrandzone erreicht.

 
Zur Identifizierung von optimierter Prozessparameter sind umfangreiche Versuchsreihen notwendig. Diese sind zumeist verbunden mit einem hohen Zeitaufwand und Kosten. Ein möglicher Ansatzpunkt zur Reduzierung von Kosten und Zeit ist die Unterstützung der experimentellen Versuche durch numerische Simulation. Als Finite-Elemente (FE)-Simulationssoftware wird am WZL ABAQUS eingesetzt.

Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Optimierung eines bestehenden Finite-Elemente-Modells sowie der Identifizierung von Haupteffekten und Wechselwirkungen beim MOH-Prozess.

Deine Aufgabe ist zunächst die Optimierung eines bestehenden FE-Simulationsmodells. Die oszillierende Stößelbewegung wird gegenwärtig mithilfe einer Fourier-Transformation angenähert. Ein möglicher Optimierungsansatz ist die Verwendung der experimentell gemessenen Stößelposition als Eingangsgröße für das FE-Modell. Mit dem optimierten Modell wird im Anschluss an die Validierung eine Parameterstudie durchgeführt um Haupteffekte und Wechselwirkungen der MOH-Prozessparameter auf die Randzonenmorphologie von einsatzgehärteten, zylindrischen 16MnCr5-Proben zu ermitteln.
 
Voraussetzungen:

- Interesse an der FEM
- Motivation und Einsatzbereitschaft
- Vorkenntnisse der FEM sind vorteilhaft, aber nicht erforderlich

Geboten wird:

– Eigenständige Zeiteinteilung
– Umfassende Betreuung
– Arbeiten von Zuhause auf leis-tungsstarken Simulationsrechnern möglich
– Klar abgegrenzte Aufgabenstellung


Beginn: ab sofort

Zeitaufwand: 15,00 Arbeitsstunden

Ansprechpartner(in):
Lars Uhlmann, M.Sc.
 
Cluster Produktionstechnik 3A 344
Tel.: +49 241 80-27428
Fax: +49 241 80-22293
Mail: L.Uhlmann@wzl.rwth-aachen.de