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Erschienen in: Production Engineering 2/2019

19.03.2019 | Production Process

Investigations on residual stress generation in full-forward-extrusion

verfasst von: Philipp Landkammer, Andreas Jobst, Christoph Kiener, Paul Steinmann, Marion Merklein

Erschienen in: Production Engineering | Ausgabe 2/2019

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Abstract

Within cold-forming processes, the influence of forming induced residual stresses is a critical issue regarding the life-time behaviour of the formed components. However, a targeted use of forming-induced residual stresses is also capable to improve the components properties. The rotation-symmetrical full-forward extrusion is used as a reference process to investigate the generation of residual stresses within manufacturing. A novel and generally applicable computational evaluation procedure is introduced, which achieves to compute and visualize the evolution of the residual stress state during the entire forming operation. Simulative results are compared with their experimental counterparts. The near-surface residual stresses in the formed component are evaluated in axial and tangential direction by X-ray diffraction. Indentation tests are used to determine the micro-hardness inside the components and optical instruments quantify geometrical differences.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Macherauch E, Hauk V (1987) Residual Stresses in Science and Technology. vol 1 and 2. DGM-Informationsgesellschaft, Oberursel Macherauch E, Hauk V (1987) Residual Stresses in Science and Technology. vol 1 and 2. DGM-Informationsgesellschaft, Oberursel
2.
Zurück zum Zitat Denks IA (2008) Entwicklung einer Methodik zur Erfassung randschichtnaher Eigenspannungsverteilungen σ(z) in polykristallinen Werkstoffen mittels energiedispersiver Diffraktion. Dissertation, Universität Kassel, University Press, Kassel Denks IA (2008) Entwicklung einer Methodik zur Erfassung randschichtnaher Eigenspannungsverteilungen σ(z) in polykristallinen Werkstoffen mittels energiedispersiver Diffraktion. Dissertation, Universität Kassel, University Press, Kassel
3.
Zurück zum Zitat Billigmann J, Feldmann H (1973) Stauchen und Pressen–Handbuch für das Kalt- und warm-massivumformen von stählen und nichteisenmetallen. Carl Hanser Verlag, München Billigmann J, Feldmann H (1973) Stauchen und Pressen–Handbuch für das Kalt- und warm-massivumformen von stählen und nichteisenmetallen. Carl Hanser Verlag, München
4.
Zurück zum Zitat Macherauch E, Wohlfarth H, Wolfstieg U (1973) Zur zweckmäßigen Definition von Eigenspannungen. Härterei Tech Mitteilungen 28:201–211 Macherauch E, Wohlfarth H, Wolfstieg U (1973) Zur zweckmäßigen Definition von Eigenspannungen. Härterei Tech Mitteilungen 28:201–211
5.
Zurück zum Zitat Niku-Lari A (1987) Advances in surface treatments: technology—applications—effects. In: Residual stresses, vol 4. Pergamon Press, Oxford Niku-Lari A (1987) Advances in surface treatments: technology—applications—effects. In: Residual stresses, vol 4. Pergamon Press, Oxford
6.
Zurück zum Zitat Tekkaya AE, Gerhardt J, Burgdorf M (1985) Residual stresses in cold-formed workpieces. Ann CIRP 34(1):225–230CrossRef Tekkaya AE, Gerhardt J, Burgdorf M (1985) Residual stresses in cold-formed workpieces. Ann CIRP 34(1):225–230CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Steinmann P (2015) Geometrical Foundations of Continuum Mechanics. Springer, Berlin HeidelbergCrossRefMATH Steinmann P (2015) Geometrical Foundations of Continuum Mechanics. Springer, Berlin HeidelbergCrossRefMATH
8.
Zurück zum Zitat Tekkaya AE (1986) Ermittlung von Eigenspannungen in der Kaltmassivumformung. Dissertation, Band 83 von IFU - Berichte aus dem Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart. Springer, Berlin, Heidelberg Tekkaya AE (1986) Ermittlung von Eigenspannungen in der Kaltmassivumformung. Dissertation, Band 83 von IFU - Berichte aus dem Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart. Springer, Berlin, Heidelberg
9.
Zurück zum Zitat Wang Z, Gong B (2002) Residual stress in the forming of materials, handbook of residual stress and deformation of steel. In: Totten G (ed) Handbook of residual stress and deformation. Materials Park, Ohio Wang Z, Gong B (2002) Residual stress in the forming of materials, handbook of residual stress and deformation of steel. In: Totten G (ed) Handbook of residual stress and deformation. Materials Park, Ohio
10.
Zurück zum Zitat Tekkaya AE (2000) State-of-the-art of simulation of sheet metal forming. J Mat Prod Tech 103:14–22CrossRef Tekkaya AE (2000) State-of-the-art of simulation of sheet metal forming. J Mat Prod Tech 103:14–22CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Lacarac V, Chang CC, Bramley AN, Tierney MJ, McMahon CA, Smith DJ (2004) Predictions and measurements of residual stresses from forging and heat treatment. Proc Inst Mech Eng Part B J Eng Manuf 218(3):301–313CrossRef Lacarac V, Chang CC, Bramley AN, Tierney MJ, McMahon CA, Smith DJ (2004) Predictions and measurements of residual stresses from forging and heat treatment. Proc Inst Mech Eng Part B J Eng Manuf 218(3):301–313CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Tekkaya AE (2005) A guide for validation of FE simulations in bulk metal forming. Arab J Sc Engrg 30-1C:113–136 Tekkaya AE (2005) A guide for validation of FE simulations in bulk metal forming. Arab J Sc Engrg 30-1C:113–136
13.
Zurück zum Zitat ICFG-Document 4/82 (1983) General aspects of tool design and tool materials for cold and warm forging. Portcullis Press Ltd., Redhill ICFG-Document 4/82 (1983) General aspects of tool design and tool materials for cold and warm forging. Portcullis Press Ltd., Redhill
14.
Zurück zum Zitat ICFG-Document 5/82 (1983) Calculation methods for cold forging tools. Portcullis Press Ltd., Redhill ICFG-Document 5/82 (1983) Calculation methods for cold forging tools. Portcullis Press Ltd., Redhill
15.
Zurück zum Zitat ICFG-Document 6/82 (1983) General recommendations for design, manufacture and operational aspects of cold extrusion tools for steel. Portcullis Press Ltd., Redhill ICFG-Document 6/82 (1983) General recommendations for design, manufacture and operational aspects of cold extrusion tools for steel. Portcullis Press Ltd., Redhill
16.
Zurück zum Zitat DIN EN 10263-5:2002-02 (2001) Steel rod, bars and wire for cold heading and cold extrusion—part 5: technical delivery conditions for stainless steels. German Version EN 10263(5): 2001 DIN EN 10263-5:2002-02 (2001) Steel rod, bars and wire for cold heading and cold extrusion—part 5: technical delivery conditions for stainless steels. German Version EN 10263(5): 2001
17.
Zurück zum Zitat DIN 50106:2016-11. Testing of metallic materials—compression test at room temperature DIN 50106:2016-11. Testing of metallic materials—compression test at room temperature
18.
Zurück zum Zitat Hockett J, Sherby O (1975) Large strain deformation of polycrystalline metals at low homologous temperatures. Int J Mech Phys Sol 23(2):87–98CrossRef Hockett J, Sherby O (1975) Large strain deformation of polycrystalline metals at low homologous temperatures. Int J Mech Phys Sol 23(2):87–98CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Steenberg T, Christensen E, Bjerrum NJ, Bay N, Wibom O (2000) Cold forging of stainless steel with FeCl3 based lubricants. Lubr Eng 56(6):26–30 Steenberg T, Christensen E, Bjerrum NJ, Bay N, Wibom O (2000) Cold forging of stainless steel with FeCl3 based lubricants. Lubr Eng 56(6):26–30
20.
Zurück zum Zitat Ruud C (2002) Measurement of Residual stress. In: Totten G (ed) Handbook of residual stress and deformation. Materials Park, Ohio Ruud C (2002) Measurement of Residual stress. In: Totten G (ed) Handbook of residual stress and deformation. Materials Park, Ohio
21.
Zurück zum Zitat Bragg WH (1913) The reflection of X-rays by crystals. Proc R Soc 88(605):428–438CrossRef Bragg WH (1913) The reflection of X-rays by crystals. Proc R Soc 88(605):428–438CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Fitzpatrick ME, Fry AT, Holdway P, Kandil FA, Shackleton J, Suominen L (2005) Determination of residual stresses by X-ray diffraction—issue 2. Measurement Good Practice Guide No. 52. National Physical Laboratory, Teddington Fitzpatrick ME, Fry AT, Holdway P, Kandil FA, Shackleton J, Suominen L (2005) Determination of residual stresses by X-ray diffraction—issue 2. Measurement Good Practice Guide No. 52. National Physical Laboratory, Teddington
23.
Zurück zum Zitat Eigenmann B, Macherauch E (1995) Röntgenographische Untersuchungen von Spannungszuständen in Werkstoffen, Teil I. Mat Wiss Werkstofftechn 26:148–160CrossRef Eigenmann B, Macherauch E (1995) Röntgenographische Untersuchungen von Spannungszuständen in Werkstoffen, Teil I. Mat Wiss Werkstofftechn 26:148–160CrossRef
24.
Zurück zum Zitat DIN EN 15305_2009-01. Non-destructive testing—test method for residual stress analysis by X-ray diffraction. German version EN 15305:2008 DIN EN 15305_2009-01. Non-destructive testing—test method for residual stress analysis by X-ray diffraction. German version EN 15305:2008
25.
Zurück zum Zitat Jenkins R (1995) Quantitative X-ray spectometry, Second edn. Dekker, New York Jenkins R (1995) Quantitative X-ray spectometry, Second edn. Dekker, New York
26.
Zurück zum Zitat Eigenmann B, Macherauch E (1995) Röntgenographische Untersuchungen von Spannungszuständen in Werkstoffen, Teil II. Mat Wiss Werkstofftechn 26:199–216CrossRef Eigenmann B, Macherauch E (1995) Röntgenographische Untersuchungen von Spannungszuständen in Werkstoffen, Teil II. Mat Wiss Werkstofftechn 26:199–216CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Eigenmann B, Macherauch E (1995) Röntgenographische Untersuchungen von Spannungszuständen in Werkstoffen, Teil III. Mat Wiss Werkstofftechn 27:426–437CrossRef Eigenmann B, Macherauch E (1995) Röntgenographische Untersuchungen von Spannungszuständen in Werkstoffen, Teil III. Mat Wiss Werkstofftechn 27:426–437CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Hinkfoth R (2003) Bulk forming processes. Verlagshaus Mainz GmbH, Aachen Hinkfoth R (2003) Bulk forming processes. Verlagshaus Mainz GmbH, Aachen
29.
Zurück zum Zitat DIN EN ISO 14577:2015-11 (2015) Metallic materials—instrumented indentation test for hardness and materials parameters—part 1: test method German Version EN ISO 14577(1):2015 DIN EN ISO 14577:2015-11 (2015) Metallic materials—instrumented indentation test for hardness and materials parameters—part 1: test method German Version EN ISO 14577(1):2015
Metadaten
Titel
Investigations on residual stress generation in full-forward-extrusion
verfasst von
Philipp Landkammer
Andreas Jobst
Christoph Kiener
Paul Steinmann
Marion Merklein
Publikationsdatum
19.03.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Production Engineering / Ausgabe 2/2019
Print ISSN: 0944-6524
Elektronische ISSN: 1863-7353
DOI
https://doi.org/10.1007/s11740-019-00892-5

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