hyProFGA Abschlussveranstaltung I 09.06.2015 I Remscheid hyProFGA Abschlussveranstaltung I 09.06.2015 I Remscheid, Deutschland Untersuchung der Prozessparameter für den Drahtzugprozesses mit Nickel-Titan Dipl.-Ing. Dennis Otibar
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Untersuchung der Prozessparameter für den Drahtzugprozesses mit Nickel-Titan
Dipl.-Ing. Dennis Otibar
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INHALT
1. Übersicht zur Drahtherstellung
2. Einfluss von Nickel in NiTi-Legierungen
3. Kaltumformung von FGL
4. Gegenüberstellung der Drahtzugverfahren
5. Bildung der Oxidschicht
6. Prozessketten aus Literatur
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ÜBERSICHT ZUR DRAHTHERSTELLUNG
Quelle: K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki 3
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KALTUMFORMUNG VON FGL
Ausgewählte Einflussgrößen
Ziehtemperatur etwa 𝑴𝑺 =mechanische Spannungen ↓
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Umformgrad ϕ ↑ = Spannung und Härte im Draht ↑
a) einmal gezogenb) mehrmals gezogen mit Zwischenglühbehandlungc) Härte über Kaltverformung
Quelle: S.K. Wu, H.C. Lin, Y.C. Yen
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KALTUMFORMUNG VON FGL
Ausgewählte Einflussgrößen
TG und tG des Zwischenglühens ↑= Defekte und mech. Spannung ↓
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Schmiermitteleinsatz ↑ =mech. Spannung ↓
Quelle: S.K. Wu, H.C. Lin, Y.C. Yen
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GEGENÜBERSTELLUNG DER DRAHTZUGVERFAHREN
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Warmziehen:
+ Geringe Umformkräfte
+ Große Umformbarkeit
+ Hohe Verformungs-geschwindigkeit
Keine endmaßnahe Halbzeugfertigung möglich
Versprödung des Materials
Drahtzug unter Schutzgas/ Vakuum zur Vermeidung von Oxidschichtbildung
Zwischenglühen nach jedem Ziehschritt erforderlich
Kaltziehen:
+ Geringe Umformkräfte nahe 𝑀𝑆
+ Stabiler Prozess
+ Gleichmäßige Produktion
+ Endmaßnahe Halbzeugfertigungmöglich
+ Kein Schutzgas/Vakuum notwendig
+ Erhöhung der Festigkeit und Verringerung der Duktilität
Eingeschränkte Umformbarkeit
Zwischenglühen nach jedem Ziehschritt erforderlich
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BILDUNG DER OXIDSCHICHT
Entsteht durch die Oxidation von Titan mit Sauerstoff zu TiO2 Schichtdicken können bis zu 0,5mm betragen
Quelle: ZhFi+03 7
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BILDUNG DER OXIDSCHICHT
Dicke nimmt mit zunehmender Glühdauer und -temperatur zu
Dünne Oxidschicht:- Kann als Schmierträger genutzt werden- Wird durch kalten Drahtzug entfernt
Dicke Oxidschicht:- Gefahr von Rissen und Abplatzungen- Beeinträchtigung des Formgedächtniseffekts
Zwischenglühen unter Vakuum verhindert die Entstehung einer Oxidschicht
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PROZESSKETTEN AUS LITERATUR
Prozesskette PK1 nach Burow (Bu10)
Quelle:[Ya+11] K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki 9
Umformgrad beim Drahtziehen:
𝜑 = 2ln𝑑0𝑑1
d0 – Draht-Ø vor dem Drahtzugzyklusd1 – Draht-Ø vor dem Drahtzugzyklus
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PROZESSKETTEN AUS LITERATUR
Prozesskette PK1 nach Burow (Bu10)
10Quelle:[Ya+11] K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki
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PROZESSKETTEN AUS LITERATUR
Prozesskette nach Nakahata (Ya+11)
Quelle:[Ya+11] K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki 11
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PROZESSKETTEN AUS LITERATUR
Mehrfach-Ziehen (multi-pass drawing)
Quelle: Wu et al.96 - A study on the wire drawing of TiNi shape memory alloys 12
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PROZESSKETTEN AUS LITERATUR
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Analyse verschiedener Drahtzugprozesse von FG-Drähten wurde durchgeführt Wichtige Parameter des Drahtzugprozesses wurden erfasst
Parameter Wert Einheit
Umformgrad 1000,00 -
Zwischenglühen ja -
Zwischenglüh-temperatur
600 °C
Zwischenglühdauer 10 Min
Ziehgeschwindigkeit k. A. m/s
Schmiermittel k. A. -
Abschrecken Wasser -
Darstellung des Vorgehens einer Prozessanalyse anhand der Prozesskette nach Wagner
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VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
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Der Autor bedankt sich für die Förderung des Projektes “hyProFGA” bei der NRW.BANK durch das Ziel2.NRW-Programm Automotive+Produktion.NRW.
Kontakt
Lehrstuhl für ProduktionssystemeRuhr-Universität Bochum
Gebäude IC 02/677Universitätsstr. 15044801 Bochum
www.lps.rub.de
Dipl.-Ing. Dennis Otibar
Wissenschaftlicher Mitarbeiter+49 (234) 32 [email protected]
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REFERENZEN UND WEITERFÜHRENDE LITERATUR
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