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Vortrag

Einfluss von Ultraschall im Zylinderstauchversuch

Wednesday (04.12.2019)
16:15 - 16:35 Uhr

In Fertigungsverfahren werden dem Prozess überlagerte Ultraschallvibrationen genutzt, um z. B. bei Trenn- und Umformprozessen die Effizienz zu steigern. Die größten Vorteile sind dabei eine Reduktion der Umformkraft, eine Abnahme der Fließspannung sowie eine Verbesserung der resultierenden Oberflächenqualität. Außerdem wird von einem Verfestigungseffekt berichtet, welcher nach der Ultraschallbeaufschlagung auftritt. Die genannten Phänomene werden in der Literatur allerdings bis heute kontrovers diskutiert, weil die zugrundeliegenden Mechanismen auf der Mikroebene noch nicht vollkommen verstanden sind. Folgende potentielle Wirkmechanismen werden in der Literatur angeführt: i) Absorption der Ultraschallenergie in Versetzungen, ii) Spannungssuperposition, iii) thermische Entfestigung, iv) Reibungsreduktion sowie eine v) Kombination mehrerer dieser Mechanismen. Zur Aufklärung der Wirkmechanismen ist in der Arbeitsgruppe Werkstoffprüfung ein Versuchsaufbau für Stauchversuche entwickelt und modifiziert worden. Eine besondere Herausforderung besteht darin, während des quasistatischen Stauchversuchs die hochdynamischen Prozesse beim Einschalten des Ultraschalls messtechnisch zu erfassen. Hier spielt insbesondere eine hinreichend schnelle Kraftmesstechnik und Amplitudenwegmessung eine besondere Rolle.

Mithilfe des Versuchsaufbaus gelingt es, die akustisch induzierten plastischen Effekte, bestehend aus der reversiblen und irreversiblen akustisch induzierten Entfestigung und irreversiblen akustisch induzierte Verfestigung im Zylinderstauchversuch an unterschiedlichen Metallen (Al 99,95%, Aluminiumbasislegierung EN AW-2007, AISI316-Ti, Zink) nachzuweisen. Anhand von materialabhängige Druckverfestigungskurven werden die akustisch plastischen Effekte identifiziert und diskutiert.

Sprecher/Referent:
Markus Burmeister
TU Kaiserslautern
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Eberhard Kerscher
    TU Kaiserslautern