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Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz


Kittner, Kai
Awiszus, Birgit (Prof. Dr.-Ing.) ; Tekkaya, Erman (Prof. Dr.-Ing.) (Gutachter)

Integrativer Modellansatz bei der Co-Extrusion von Aluminium-Magnesium-Verkstoffverbunden

An integrative approach for co-extrusion of aluminum-magnesium-compounds


Kurzfassung in deutsch

Es wurde ein hydrostatischer Verbundstrangpressproz ess analysiert, bei dem das Kernmaterial aus Magnesium und das Mantelmaterial aus Aluminium besteht. Ausgehend von der Problematik, dass die Verbunde eine starke Vorschädigung in Form von Rissen im Bereich der Grenzschicht zwischen den Verbundpartner aufwiesen, wurde der Prozess analysiert. Mit Hilfe der numerischen FEM-Simulation wurde ein Berechnungsmodell aufgebaut, anhand dessen der Prozess detailliert und maßgeblich hinsichtlich der wirkenden Spannungen und auftretenden Dehnungen untersucht wurde. Es wurden die Größen Kontaktschubspannung und axiale Umformgraddifferenz identifiziert, die einen Zusammenhang aufzeigten zwischen ihrer Änderung und der aufgetretenen Qualität im Strang. Für eine verbesserte
Aussagequalität und bedingt durch die vielen Wechselwirkungen der beeinflussenden Parameter im Prozess wurde
die Methode der statistischen Versuchsplanung (DoE)hinzugezogen. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde der Prozess optimiert, in dem die Matrizengeometrie als ein beeinflussender Parameter angepasst worden ist, so dass ein gleichmäßigerer Werkstofffluss gewährleistet und die Strangqualität verbessert werden konnte. Im Folgenden wurde ein integratives, empirisches Verbundstrangpressmodell entwickelt, das es ermöglicht, die Verbundqualität, die Verbundfestigkeit und die Dicke der sich ausbildenden Grenzschicht zu berechnen.

Kurzfassung in englisch

A compound made of aluminum (sleeve material) and magnesium (core material)was analyzed. The compound was built up in a hydrostatic co-extrusion process. First investigations showed damage (cracks) in the interface between the aluminum and the magnesium. Regarding the damage an optimization of the process was necessary. The FEM simulation was used to analyze the process. The focus of the analysis was the stresses and strains in the forming zone. A
first result was that high contact shear stresses occurred in the interface. These stresses damaged the interface. Further investigations showed big strain differences between both of the materials. These differences caused in the different flow behaviour (yield stresses) of both materials. A better understanding was reached by a design of experiment (doe). This analysis showed the interactions between the differ ent parameters and the influence of the parameters itself. Parameters with a big influence on the compound quality are the yield stresses, the die design, the friction and the billet design. The first result was an improvement of the compound quality by changing the die design. Therefore, an impeccable compound quality could be reached. Furthermore the results of analysis lead to an embracing empirical compound extrusion model. This consists of three single models. The first model was the quality model. This model allows to predict the compound quality with respect to the big influencing parameters. The second model was a bond strength model. This model gives the possibility to compute the strength of the interface. And at last the third model was the diffusion model. The embracing compound extrusion model allows to make a statement about the compound quality and strength before any real trials are carried out.

Universität: Technische Universität Chemnitz
Institut: Professur Virtuelle Fertigungstechnik
Fakultät: Fakultät für Maschinenbau
Dokumentart: Dissertation
Betreuer: Awiszus, Birgit (Prof. Dr.-Ing.)
URL/URN: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-112923
Quelle: Verlag Wissenschaftliche Skripten, 2013. - 184 S. - Berichte aus der Virtuellen Fertigungstechnik; Bd. 9
Freie Schlagwörter (Deutsch): Aluminium , Magnesium , Verbund , Verbundstrangpressen , Co-Extrusion , Strangpres- sen , Schädigung , Haftfestigkeit , Qualitätsmodel
Freie Schlagwörter (Englisch): aluminum , magnesium , compound , co-extrusion process , extrusion process , damage , bond strength , quality model
Tag der mündlichen Prüfung 11.05.2012

 

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