Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Bearbeitungskräfte beim Dichtwalzen pulvermetallurgischer Bauteile am Beispiel eines Zahnrads

 

Laufzeit: 01.01.2017 - 30.06.2019

Geldgeber: DFG

Ausgangssituation:

Die mechanischen Eigenschaften pulvermetallurgischer Zahnräder werden maßgeblich durch die lokale Dichte des Materials bestimmt. Die Poren reduzieren einerseits den tragenden Querschnitt des Zahnrads, andererseits stellt jede Pore einen potentiellen Rissansatzpunkt dar. Zur Steigerung der Tragfähigkeit werden pulvermetallurgische Zahnräder im Walzprozess nachverdichtet. Der Einfluss der Kontaktbedingungen die resultierenden Prozesskräfte ist unbekannt. Die Kenntnis der Prozesskräfte erlaubt die wissensbasierte Auslegung des Dichtwalzprozesses für pulvermetallurgische Zahnräder.

Forschungsziel:

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Modellierung der Prozesskraft im Walzprozess beim Nachverdichten pulvermetallurgischer Zahnräder auf Basis einer Durchdringungsrechnung. Aufgrund der dichteabhängigen Materialeigenschaften poröser Werkstoffe kann die Walzkraft auf Basis bestehender Modelle nicht beschrieben werden.Um eine Modellierung der Walzkraft für das Nachverdichten von pulvermetallurgischen Zahnrädern zu ermöglichen, muss die Auswirkung der Prozesseingangsgrößen des Walzprozesses auf die Walzkraft und damit die lokale elastisch-plastische Verformung des Werkstücks besser verstanden werden. Dabei sind insbesondere die dichteabhängigen Materialeigenschaften pulvermetallurgischer Stähle zu berücksichtigen. Erst die Kenntnis der lokalen Materialeigenschaften erlaubt die Bestimmung der im Walzprozess vorliegenden Prozesskräfte. Die Kenntnis der Walzkraft ermöglicht eine Abstimmung des Aufmaßverteilung des Werkstücks auf die Werkzeugkontur und die verwendete Zustellkurve und verbessert so die Verzahnungs- und Verdichtungsqualität.




Ansprechpartner(in):
Tim Frech, M.Sc.
 
Manfred-Weck-Haus 115a
Tel.: +49 241 80-25371
Fax: +49 241 80-22293
Mail: T.Frech@wzl.rwth-aachen.de