EoW May 2011

technischer artikel

In der vorliegenden Studie wurde Walzdraht - in dem sich Umfangsrisse während des Gießens und des Walzens entwickelten - als Basisdraht eingesetzt und wiederholt gezogen. Der Zuwachs und die Beseitigung dieser Risse wurden durch Versuche und die FEM-Analyse untersucht. Walzdraht aus Edelstahl (SUS304) wurde mechanisch in Axialrichtung gekratzt. Dabei wurde eine Drehbank benutzt und analysiert durch Versuche und FEM. Walzdrähte, die mechanisch markiert wurden, um V-förmige, konkave und U-förmige Risse in der Umfangrichtung zu bilden, wurden dann als Probe benutzt. In dieser Studie wurde die FEM-Software, MSC/Marc Mentat 2008 R1, verwendet. Bild 8 und 9 , und die Tabelle 3 zeigen das in der FEM-Analyse benutzte Modell, bzw. dessen Materialkonstante und die Parameter des V-förmigen Risses. Der Reibungskoeffizient (μ) wurde auf 0,05 festgelegt. Darüber hinaus wurde für die FEM-Analyse ein axial-symmetrisches Modell angenommen, um Berechungszeiten einzusparen. 4.1 Ergebnisvergleich zwischen Versuch und FEM-Analyse An einem Draht mit einem Durchmesser von 8mm wurde ein Riss mit einer Tiefe von h=0,8mm (8%) eingeschnitten und die Änderung dessen Form wurde probeweise und analytisch nach jedem Stich untersucht. Der Anfangsriss am Basisdraht zeigte eine asymmetrische V-Form auf. Die Form des Anfangsrisses wurde mit einem Mikroskop beobachtet, und ein Basisdraht mit einem gleichförmigen Riss wurde in der FEM-Analyse modelliert. Es ist klar ersichtlich, daß das Ergebnis der FEM-Analyse mit den Versuchsergebnis übereinstimmt. Wie in Bild 10 dargestellt, scheint der Riss beseitigt worden zu sein, weil die Seite AB in den Draht hochgeschoben wird; jedoch ist die Seite BC des Risses schief, so daß sie über die Seite AB ragt und einen überlappenden Riss bildet (Mangel). ▼ ▼ Bild 9 : Verfestigungsdiagramm des geprüften Edelstahldrahts

Ziehrichtung

C) 2 Stiche

A) Basisdraht

B) 1 Stich

▲ ▲ Bild 7 : Maschenverformung nach wiederholtem Drahtziehen mit Fremdmaterial auf der Oberfläche, mittels FEM untersucht

Riss

Die

A ist ein Querschnittbereich vor und nach der Verarbeitung 0 A 1

Querriss

Ziehrichtung

▲ ▲ Bild 8 : Ziehmodell des Drahts

Aussehen

Name

Morphologie und Merkmale

Verkrustung Blattartiges Zeichen; Staboberfläche ist blank poliert

Querriss

Riss senkrecht zur Walzrichtung

Beule

Zunderähnliche Risse an der Oberfläche

Kratzer

Konkaver Riss wegen Kratzens in Walzrichtung

Im Material gewalzt

Kerbe, die sich aus dem Drücken gegen Fremdstoffe ergibt, wie z. B. Metallsplitter Mangel, der sich aus dem kontinuierlichen Einkerben in Walzrichtung ergibt

Überfüllt

▲ ▲ Tabelle 2 : Klassifizierung der Oberflächenrisse amWalzdraht 7

4 Analyse eines gezogenen Drahts mit

Das Fremdmaterial und der Draht sind an deren Schnittstellemechanisch verbunden. Nach wiederholtem Ziehverfahren wirkt die Spannung an der Schnittstelle und bewirkt dort eine Trennung, was wiederum einen leeren Raum schafft. Der dreidimensionale FEM-Code MSC/ Marc Mentat 2008r1 wurde in dieser Studie verwendet. Die Ergebnisse der FEM-Analyse stimmen mit den Versuchsergebnissen überein. das Fremdmaterial im Draht oder auf dem Draht befindet, wird es wegen seiner Härte keinen Verformungen unterworfen, selbst wenn das Ziehverfahren wiederholt wird. Dies führt zu einem hohen Di/Do-Wert, der die Ziehspannung erhöht sowie die Möglichkeit eines Drahtbruchs. Unabhängig davon ob sich

Oberflächenrissen Bei Stäben oder Drähten entwickeln sich Oberflächenrisse wegen einer falschen Durchführung während des Gießens, des Warmwalzens, des Ziehens oder des Transports oder wegen eines unsachgemäßen Drahtaufwickelns 6 . Die Oberflächenrisse, die sich amWalzdraht während des Aufwärtswalzens entwickeln, sind nachfolgend 7 in Tabelle 2 klassifiziert; jedoch gibt es hierzu keine eindeutige Lösung. Im Besonderen berichten nur sehr wenige Studien über Oberflächenrisse, die sich während des Ziehverfahrens bilden. 8–11

Spannung (MPa)

Dehnung

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EuroWire – Mai 2011