Wie man Materialflussspannung in heißen Schmiedebedingungen berechnet
Die Materialflussspannung ist ein kritischer Parameter beim Warmschmieden, beeinflusst die Formgebung und die Prozessparameter. Eine genaue Berechnung hilft beim Schmieden und verbessert die Produktqualität. In diesem Artikel werden die wichtigsten Schritte zur Bestimmung der Fließspannung unter Warmschmiedebedingungen erläutert.
Materialflussspannung verstehen
Die Fließspannung ist die Spannung, die erforderlich ist, um ein Material bei einer bestimmten Temperatur und Dehnungsrate plastisch zu verformen. Beim Warmschmieden variiert sie mit Temperatur, Dehnung und Dehnungsrate. Das Verständnis dieser Abhängigkeiten ist für genaue Berechnungen unerlässlich.
Faktoren, die die Flow-Stress beeinflussen
Mehrere Faktoren beeinflussen die Fließspannung beim Warmschmieden:
- Temperatur: Höhere Temperaturen reduzieren im Allgemeinen die Strömungsspannung.
- Strain: Mit fortschreitender Verformung kann die Strömungsspannung je nach Materialverhalten zunehmen oder abnehmen.
- Dehnungsrate: Schnellere Dehnungsraten neigen dazu, die Fließspannung zu erhöhen.
- Materialzusammensetzung: Legierungselemente und Mikrostruktur beeinflussen die Verformungsbeständigkeit.
Berechnung der Durchflussspannung
Empirische Modelle werden häufig zur Schätzung der Strömungsspannung verwendet. Eine weit verbreitete Gleichung ist das Johnson-Cook-Modell, das die Auswirkungen von Temperatur und Dehnungsrate berücksichtigt:
σ = (A + Bε^n) [1 + C ln(ε̇/ε̇0)] [1 - (T - Troom)/(Tm - Troom)]^m
Wobei:
- σ = Strömungsspannung
- ε = Stamm
- ε̇ = Dehnungsrate
- T = Temperatur
- A, B, C, n, m = Materialkonstanten
- ε̇0 = Referenzdehnungsrate
Die Materialkonstanten werden experimentell bestimmt, und sobald bekannt, wird die Fließspannung unter verschiedenen Schmiedebedingungen vorhergesagt.
Praktische Anwendung
Zur Berechnung der Fließspannung in der Praxis sind Temperatur, Dehnung und Dehnungsrate während des Schmiedens zu messen; zur Schätzung der Fließspannung das geeignete Modell mit Materialkonstanten verwenden; diese Information leitet die Gestaltung der Werkzeuge und die Prozessanpassungen für eine optimale Schmiedeleistung.