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Vortrag

Entwicklung einer effizienten Methodik für eine umformtechnische Werkstoffcharakterisierung für Formgedächtnislegierungen mit variierender Legierungszusammensetzung

Wednesday (04.12.2019)
10:35 - 10:55 Uhr

Die im allgemeinen sehr aufwändige Herstellung von Legierungen mit nicht normierter chemischer Zusammensetzung limitiert in vielen Fällen die Effizienz und Geschwindigkeit bei der Entwicklung neuer metallischer Werkstoffe. Eine Kombination von Additiver Fertigung und klassischer umformtechnischer Prozessentwicklung ergibt neue Möglichkeiten, das Materialspektrum zu erweitern ohne aufwendige Schmelz- und Gießprozesse.

Mit einer LMD-Anlage (Laser Metall Deposition – Laserauftragsschweißen) können Proben aus Pulver oder Draht für die weitere Werkstoffcharakterisierung hergestellt werden. Bei der Probenherstellung kann durch Variation der Zuführungsparameter ein Spektrum an chemischen Analysen und Geometrien eingestellt werden. In der selbst konfigurierten LMD-Anlage können Laserparameter, Belichtungsstrategie und Pulver- bzw. Drahtzufuhr mit allen Freiheitsgraden variiert werden. Diese Legierungen werden anschließend mittels Warmwalzen kompaktiert und homogenisiert und stehen nun als Probenkörper für die klassische Werkstoffcharakterisierung zur Verfügung.

Das Mischen einzelner Pulverfraktionen in-situ während des Bauens ermöglicht eine effiziente Legierungsherstellung zur anschließenden umformtechnischen Werkstoffcharakterisierung. Dies beinhaltet sowohl das Herstellen von Probekörpern mit konstanter chemischer Zusammensetzung als auch von Probekörper, in denen die Legierungszusammensetzung ortsaufgelöst variiert.

Die hier vorgestellte Arbeit präsentiert einen Vergleich zwischen den Werkstoffkennwerten eines hochlegierten Stahls, für den die beiden konkurrierenden Herstellungsrouten genutzt wurden: Schmelzen und Gießen versus additive Fertigung. Beide Probenzustände wurden anschließend mit warmgewalzt, um einen vergleichbaren Gefügezustand einzustellen. Die umformtechnischen Kennwerte sowie das Gefüge der beiden Herstellrouten wurden miteinander verglichen und diskutiert in Bezug auf Kennwerte und Morphologie. Diese auf der Additiven Fertigung basierende Herstellungsmethode wurde anschließend zur Herstellung von FGL-Werkstoffen genutzt.

Es zeigt sich, dass zur Einstellung auswertbarer Werkstoffzustände eine ausreichende Streckung gewährleistet sein muss. Sofern der Umformgrad ausreichend hoch ist, kann gewährleistet werden, dass auch für das kleine Volumen der additiv hergestellten Legierung eine gut auswertbare Probe herstellbar ist. Damit liegt nun eine effiziente Methode zur Probenherstellung vor, mit der ein breites Spektrum an Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit der vorhandenen Legierung quantifiziert werden kann.

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Grzegorz Korpala
TU Bergakademie Freiberg
Weitere Autoren/Referenten:
  • Niklas Sommer
    TU Bergakademie Freiberg
  • Prof. Dr. Ulrich Prahl
    TU Bergakademie Freiberg
  • Ghazal Moeini
    Bauhaus Universität Weimar
  • Sebastian Hellberg
    TU Bergakademie Freiberg
  • Stefan Böhm
    TU Bergakademie Freiberg