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wt-online - Ausgabe 06-2002, S. 307

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Schmieden, Finite-Elemente-Methode, Simulation

Innovatives Verfahren zur Charakterisierung von Reibung und Wärmeübergang beim Präzisionsschmieden

Ziel der hier vorgestellten Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Reib- und eines Wärmeübergangsgesetzes, die eine eine hohe Genauigkeit der Finite-Element-Simulation von Präzisionsschmiedeprozessen ermöglichen. Zur Bestimmung des Reib- und des Wärme übergangsgesetzes wurde zunächst der Versuchsstand eines Napf-Rückwärts-Fließpressprozesses realisiert, mit dessen Hilfe Dehnungen und Temperaturen im Werkzeug während eines Schmiedeprozesses erfasst werden können. Die Reibung und der Wärmeübergang an der Werkzeugoberfläche beeinflussen wesentlich die gemessenen Dehnungen und Temperaturen. Mit Hilfe der experimentellen Daten ist es daher möglich, auf die Kontaktnormalspannungen sowie auf die Oberflächentemperaturen des Werkzeugs während eines Schmiedeprozesses zu schließen. Darüber hinaus werden die experimentell ermittelten Daten für die Numerische Identifikation des Reib- und des Wärmeübergangsgesetzes genutzt. Dazu wird ein FE-Modell vom Versuchsprozess erstellt, das geeignete Ansätze für die gesuchten Gesetze enthält. Die Ansätze enthalten dabei unbekannte Parameter, die so zu variieren sind, dass die Simulationsergebnisse mit den entsprechenden experimentell ermittelten Daten in Übereinstimmung gebracht werden. Dieses Verfahren ermöglicht auf diese Weise die Identifikation der unbekannten Parameter und somit des Reib- und Wärmeübergangsgesetzes.

An innovative procedure for the characterization of friction and heat transfer in precision forging proceses

The aim of the work subject to this paper is the determination of a new friction and heat transfer law which are suitable to increase the accuracy of finite-element-simulations of precision forging processes. For the determination of the laws an experimental device in a backward can extrusion process at hot forging temperatures is realised which permit the measurement of strains and temperatures in a forging tool during a forging process. The measured strains and temperatures depend strongly on the friction and heat transfer at the tool surface. Hence, inverse procedures are developed which use the experimental data to determine the contact normal stresses and tool surface temperatures during the forging process. Furthermore, the Numerical Identification method is presented for the determination of the desired laws. For the application of this method a FE-model of the backward can extrusion process is generated which contains approaches of the friction and heat transfer laws. The approaches themselves contain unknown parameters. The parameters are verified such that the simulation results agree with the equivalent experimental results. In this case the parameters and, hence, the friction and heat transfer laws are identified.

Autor:
Doege, E.; Alasti, M.; Schmidt-Jürgensen, R.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
wt-online 06-2002, Seite 307
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