Wozu Fließkurve bei Stahl
Achim Frahm
welche Konstruktionsbeispiele könnte man nennen, bie denen ein Konsturkteur
die Fließk.benötigt? Mit Fließk. ist nur der Bereich nach der Hookschen
Gerade gemeint also plastische Verformung.
--
MfG
Achim
Linux - Sie haben es sich verdient !
Gerd Reitter
umgeformt wird, wird die Fliesskurve benoetigt. Dies betrifft die
Blechumformung als auch die Massivumformung.
Es gibt auch Bauteile, welche sich in Ihrer Form und Gestalt nicht aendern
duerfen, die Auslegung des Bauteils aber durchaus im teilplastischen Bereich
sinnvoll ist. ein Beispiel ist hier der Zylinder unter Innendruck. Um die
Wandung zu minimieren ist es zulaessig in der Innenflaeche des Zylinders
Fliessbeginn zuzulassen (Quelle.: Holzm. Meyer, Schumpich: Technische Mechanik
Teil 3 Seite 261).
MfG. Ged Reitter
Hannes Tübinger
Beispielsweise ein 2-Feldträger, wenn bei dessen mittlerer Lagerung die
Fliesgrenze erreicht ist, entsteht dort ein idealisieretes Gelenk. Somit kann
das System weiter belastet werden. Das System ändert sich dann zu zwei Balken
auf je zwei Stützen.
Alfred Flaßhaar
Bewehrungsstahl bei durchlaufenden Konstruktionen auch plastische
Umlagerung von Stützenmomenten ins Feld.
Alfred
Michael Dahms
>
> welche Konstruktionsbeispiele könnte man nennen, bie denen ein Konsturkteur
> die Fließk.benötigt?
Hm, AFAIK liefert jedes Umformwerkzeug immer präzise
Fertigteilabmessungen, wenn die Fließkurve des umzuformenden Werkstoffes
(k_f = f(/epsilon, /dot/epsilon, T) immer besser bekannt ist.
Michael Dahms
Johannes Pietsch
>
> welche Konstruktionsbeispiele könnte man nennen, bie denen ein Konsturkteur
> die Fließk.benötigt? Mit Fließk. ist nur der Bereich nach der Hookschen
> Gerade gemeint also plastische Verformung.
Die Fließkurve eines Werkstoffs benötigst Du überall da, wo Du diesen
Werkstoff bei der Fertigung eines Produkts einer bleibenden, also
plastischen Verformung unterwirfst, also in der Umformtechnik. Als
Beispiel wären da alle Arten des Biegens, der Zug- und Druckumformung,
des Strangpressens oder des Fliesspressens zu nennen. Man benötigt die
Fliesskurve konkret, um Vorhersagen über die Art, die Richtung und den
Umfang der plastischen Veformung während und nach der Umformung
anzustellen.
Du fragst konkret nach Konstruktionsbeispielen. Die Fliesskurve gehört
aber eigentlich eher in den Bereich der Werkstofftechnik, weniger der
Konstruktion. Bislang fand die Fliesskurve bei der konstruktiven
Auslegung von Umformwerkzeugen (zum Beispiel beim Tiefziehen)
vergleichsweise wenig Anwendung, es wurde vielmehr auf mit Hilfe von
Praxiserfahrung und try and error konstruiert.
Mit der zunehmenden Verbreitung numerischer Berechnungsverfahren zur
Simulation von Umformvorgängen hat jedoch auch die Fliesskurve für die
konstruktive Auslegung von Werkzeugen an Bedeutung zugenommen. Alle
großen kommerziellen FEM-Pakete wie zum Beispiel PAM-Stamp und Autoform
für die Blechumformung, Marc/Mentat, ANSYS und Abacus für allgemeine
nichtlineare Aufgabenstellungen, Superform (ehemals AutoForge) für die
Massivumformung oder LS-Dyna für Crashsimulation verwendend die
Flieskurve als Eingabe-Parameter für das Werkstoffverhalten.
Anwendungsfälle ist zum Beispiel der Großbereich der Blechumformung in
der Automobilindustrie. Tiefziehwerkzeuge werden dort inzwischen fast
flächendeckend mit Hilfe von FEM-Berechnungsverfahren ausgelegt und
optimiert.
Kurz zur Begriffsbestimmung: In der Literatur versteht man unter der
Fliesskurve nicht einfach den hinteren Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve
des einachsigen Zugversuchs, beginnend nach der Hook'schen Gerade,
sondern den Verlauf der Formänderungsfestigkeit kf über über den
Formänderungsgrad Phi. Mathematisch angenähert wird die Fliesskurve
durch die Ludwikgleichung kf=A*Phi^n mit n=Verfestigungskoeffizient und
A=kf bei Phi=100%.
Wenn Dich speziell das Konstruktive an der Umformtechnik interessiert,
dann ist der Oehler-Kaiser "Schnitt-, Stanz- und Ziehwerkzeuge" die
Literatur Deiner Wahl.
HTH
Johannes
--
"I'll blow this place up and be home in time for corn flakes!" Ronny Cox
in "Total Recall"
http://www.filmfacts.de
Michael Dahms
>
> Mathematisch angenähert wird die Fliesskurve
> durch die Ludwikgleichung kf=A*Phi^n mit n=Verfestigungskoeffizient und
> A=kf bei Phi=100%.
Hm, ist das nicht die Hollomon-Gleichung, während bei Ludwik noch ein
Summand dazu kommt?
Phi ist doch als ln(l_1/l_0) definiert, oder? 100% suggeriert irgendwie
eine Verdopplung der Länge, also die /Delta l-Definition.
Michael Dahms
Gerd Reitter
Johannes Pietsch schrieb:
>
>
> Du fragst konkret nach Konstruktionsbeispielen. Die Fliesskurve gehört
> aber eigentlich eher in den Bereich der Werkstofftechnik, weniger der
> Konstruktion. Bislang fand die Fliesskurve bei der konstruktiven
> Auslegung von Umformwerkzeugen (zum Beispiel beim Tiefziehen)
> vergleichsweise wenig Anwendung,
...wuerde ich so nicht ganz teilen. Die Fliesskurven finden sich immerhin im
Ziehkraftdiagramm des Oehler/Kaiser aus dem Jahre 1966 schon. Auch bei noch
aelteren Schriften von Oehler ( die aelteste die ich finden konnte stammt asu
dem Jahre 1951) verwendet er dieses Diagramm zur Ziehkraftbestimmung.
> es wurde vielmehr auf mit Hilfe von
> Praxiserfahrung und try and error konstruiert.
...dies ist eine Formulierung die ich aus dem VDI-Forschungsbericht 268 ( Das
Ziehen unregelmaessig geformter Hohlteile) so oder so aehnlich im Vorwort noch
in Erinnerung habe. Allerdings ist dieser Forschungsbericht aus dem Jahre 1925,
und seitem ist die Blechumformung insgesamt von Heerscharen von exzellenten
Wissenschaftlern systematisch untersucht worden. Try and error mag heute noch
eine wichtige Rolle spielen, aber die Methodenplanung und Werkzeugauslegung
laesst sich heute wie schon vor 50 Jahren mit einer Vielzahl von elementaren
Berechnungsansaetzen weitgehend exakt durchfuehren.
Gruss Gerd Reitter
Gerd Reitter
Michael Dahms wrote:
> Johannes Pietsch wrote:
> >
> > Mathematisch angenähert wird die Fliesskurve
> > durch die Ludwikgleichung kf=A*Phi^n mit n=Verfestigungskoeffizient und
> > A=kf bei Phi=100%.
>
> Hm, ist das nicht die Hollomon-Gleichung, während bei Ludwik noch ein
> Summand dazu kommt?
...genau. Ludwik Gleichung lautet:
kf = A + B*Phi^n
Aber die Formel kf = C*phi^n wird zum Beispiel auch in Lange/ Umformtechnik
/ Bd 1 Grundlagen als "...Ludwik Gleichung die in der vorliegenden Form
zuerst von Hollomon angegeben wurde..." benannt.
Hier bedeuten n = Phi g ( die Formaenderung am Ende der Gleichmassdehnung)
und C = Rm * (e/n)^n
Gruss, Gerd Reitter
Pierre Wörndle
> welche Konstruktionsbeispiele könnte man nennen, bie denen ein
Konsturkteur
> die Fließk.benötigt? Mit Fließk. ist nur der Bereich nach der Hookschen
> Gerade gemeint also plastische Verformung.
Suchbegriffe wären hier zum Beispiel:
Fließgelenktheorie und plastische Widerstandswerte, bzw auch
Querschnittsklassen.
Martin Spieck
>
[...]
> Mit der zunehmenden Verbreitung numerischer Berechnungsverfahren zur
> Simulation von Umformvorgängen hat jedoch auch die Fliesskurve für die
> konstruktive Auslegung von Werkzeugen an Bedeutung zugenommen. Alle
> verwendend die Flieskurve als Eingabe-Parameter für das Werkstoffverhalten.
Kann die Fliesskurve auch bei (hoch-)dynamischen Vorgaengen eingesetzt
werden oder muss da irgendwann auch die Zeitdauer, in der die Umformung
ablaeuft, eingehen?
Martin
Michael Dahms
>
> Kann die Fliesskurve auch bei (hoch-)dynamischen Vorgaengen eingesetzt
> werden oder muss da irgendwann auch die Zeitdauer, in der die Umformung
> ablaeuft, eingehen?
siehe: <at5djg$10kr9b$3...@ID-65464.news.dfncis.de>
/dot/epsilon = Epsilon-Punkt = Ableitung der Dehnung nach der Zeit = Verformungsgeschwindigkeit
Michael Dahms
Johannes Pietsch
>
> Michael Dahms wrote:
>
>> Hm, ist das nicht die Hollomon-Gleichung, während bei Ludwik noch ein
>> Summand dazu kommt?
>
> ...genau. Ludwik Gleichung lautet:
> kf = A + B*Phi^n
> Aber die Formel kf = C*phi^n wird zum Beispiel auch in Lange/ Umformtechnik
> / Bd 1 Grundlagen als "...Ludwik Gleichung die in der vorliegenden Form
> zuerst von Hollomon angegeben wurde..." benannt.
Die Bezeichnungen scheinen da nicht ganz einheitlich gebraucht zu
werden. Ich habe mehrfach in der Literatur für
kf = A Phi^n
die gleiche Bezeichnung wie im Lange, also "Ludwik-Gleichung (Hollomon)"
gefunden. Daneben gibt es noch die Ansätze
kf = A(B + Phi)^n (Swift)
kf = A(B + Phi)^n - C (Gosh)
kf = A - (B - C)e^(-D * Phi) (Voce)
kf = A - (B - C)e^(-D * Phi^n) (Hocket-Sherby)
Johannes Pietsch
>
> Kann die Fliesskurve auch bei (hoch-)dynamischen Vorgaengen eingesetzt
> werden oder muss da irgendwann auch die Zeitdauer, in der die Umformung
> ablaeuft, eingehen?
Das ist sowohl von der Art Deiner Umformung als auch vom eingesetzten
Werkstoff abhängig. Dynamisch ist eine Umformung ja generell immer, die
Frage ist halt, wie hoch dynamisch.
Generell ist das Fliessverhalten und damit die Fliesskurve abhängig von
Umformgrad, der Umformgeschwindigkeit und der Temperatur. Bei der
idealen Kaltumformung, für die man die Ludwik-Gleichung verwendet,
werden die Temperatureinflüsse und Dehnratenabhängigkeiten als
vernachlässigbar angesehen. Die Praxis zeigt jedoch vor allem bei sehr
hohen Umformgraden, daß dies häufig genug gar nicht zulässig ist. Beim
Tiefziehen dünner Bleche über mehrere Stufen werden oft große Chargen
nur deshalb durchgefahren und anschließend verworfen, damit die
Werkzeuge auf Betriebstemperatur kommen. Darum ist ja auch die
Simulation von Umformungen mit hohen Umformgraden und hoher
Umformgeschwindigkeit so schwierig und häufig unzuverlässig. Derzeit
laufen eine Menge Vorschungsvorhaben zum Thema des Temperierens von
Umformwerkzeugen, u.a. an der Uni Hannover.
Je schneller Deine Umformung stattfindet, desto mehr kommen
Temperatureinflüsse zum Tragen. Oberhalb der
Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs ist kf dann nur noch
abhängig von der Formänderungsgeschwindigkeit und der Temperatur.
Johannes Pietsch
>
> Kann die Fliesskurve auch bei (hoch-)dynamischen Vorgaengen eingesetzt
> werden oder muss da irgendwann auch die Zeitdauer, in der die Umformung
> ablaeuft, eingehen?
Das ist sowohl von der Art Deiner Umformung als auch vom eingesetzten
Werkstoff abhängig. Dynamisch ist eine Umformung ja generell immer, die
Frage ist halt, wie hoch dynamisch.
Generell ist das Fliessverhalten und damit die Fliesskurve abhängig von
Umformgrad, der Umformgeschwindigkeit und der Temperatur. Bei der
idealen Kaltumformung, für die man die Ludwik-Gleichung verwendet,
werden die Temperatureinflüsse und Dehnratenabhängigkeiten als
vernachlässigbar angesehen. Die Praxis zeigt jedoch vor allem bei sehr
hohen Umformgraden, daß dies häufig genug gar nicht zulässig ist. Beim
Tiefziehen dünner Bleche über mehrere Stufen werden oft große Chargen
nur deshalb durchgefahren und anschließend verworfen, damit die
Werkzeuge auf Betriebstemperatur kommen. Darum ist ja auch die
Simulation von Umformungen mit hohen Umformgraden und hoher
Umformgeschwindigkeit so schwierig und häufig unzuverlässig. Derzeit
laufen eine Menge Forschungsvorhaben zum Thema des Temperierens von
Umformwerkzeugen, u.a. an der Uni Hannover und IMHO auch am
Fraunhofer-Institut in Chemnitz.
Je schneller Deine Umformung stattfindet, desto mehr kommen
Temperatureinflüsse zum Tragen. Oberhalb der
Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs ist kf dann nur noch
abhängig von der Formänderungsgeschwindigkeit und der Temperatur.
Johannes
Michael Dahms
>
> Die Bezeichnungen scheinen da nicht ganz einheitlich gebraucht zu
> werden. Ich habe mehrfach in der Literatur für
>
> kf = A Phi^n
>
> die gleiche Bezeichnung wie im Lange, also "Ludwik-Gleichung (Hollomon)"
> gefunden.
Die Autoren scheinen nur abzuschreiben und nicht die Orginalarbeiten zu lesen.
Michael Dahms