Mit der Gleeble HDS-V40 verfügt das Institut für Metallformung über eine leistungsfähige Anlage zur Simulation von technologischen Prozessketten im kleinen Labormaßstab und zur Ermittlung vom umformtechnischen Kennwerten und Eigenschaften metallischer Werkstoffe. Hierbei lassen sich in der Anlage vielfältige Versuchseinbauten realisieren.

Neben dem Zylinderstauchversuch sowie dem Flachstauchversuch zur Simulation von Band- und Blechwalzprozessen ist über eine externe MCU-Einheit die Realisierung von Zugversuchen möglich. Für die Simulation von Draht- und Stabwalzprozessen kann auch ein MaxStrain-Einbau realisiert werden, bei dem die Probe zwischen einzelnen Umformstufen immer um 90° verkippt wird, so dass die klassische H-V-Anordnung moderner Drahtwalzwerke simuliert werden kann.

Die Probenerwärmung erfolgt konduktiv in der Anlage mit der Möglichkeit zur Vorgabe von Aufheizgeschwindigkeiten und Haltezeiten. In Kombination mit der Möglichkeit mehrere Umformschritte vorzugeben können so ganze Prozessketten, beispielsweise Stichpläne beim Warmwalzen, in der Anlage simuliert werden.

Als Besonderheit ist die Anlage im Flachstauchversuch und im Zugversuch in der Lage, Proben aufzuschmelzen, so dass eine Schmelz- und Erstarrungsimulation mit nachfolgenden Umformprozessen simuliert werden kann und der Einfluss unterschiedlicher Ausgangs- und Lösungszustände auf das Umform- & Entfestigungsverhalten untersucht werden kann.

Zur Temperaturüberwachung können bis zu vier Thermoelemente an den Proben angebracht werden und auch eine kontrollierter Vorwärmung der Stauchwerkzeuge ist ggf. möglich.

Das multidirektionale Prüfsystem MDS-830 der Fa. BÄHR-Thermoanalyse GmbH eröffnet dem Institut für Metallformung neue Möglichkeiten zur Prüfung und Beschreibung von Werkstoffen.

Die Anlage ist als mehrachsiges Umformsystem ausgelegt und eröffnet die Möglichkeit, den Einfluss von Umformung auf die Phasenumwandlung genau zu untersuchen und erlaubt so neben der Erstellung klassischer ZTU-Schaubilder auch die Generation von U-ZTU-Schaubildern zur Wiedergabe des Einflusses von Umformvorgängen auf die Umwandlungskinetik.

Hierzu werden die Proben induktiv in der Anlage mit einer vorgegebenen Aufheizkurve erwärmt und ggf. auf einer gewünschten Temperatur gehalten, um anschließend definiert umgeformt zu werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, Druckproben im Zylinderstauchversuch oder aber Rundproben oder Flachproben im Zugversuch zu untersuchen.

Zusätzlich können die Proben mit einer Torsionbelastung beaufschlagt werden oder aber die Belastungskombination Zug/Torison oder Druck/Torsion für die Untersuchung komplexerer Formänderungs- und Spannungszustände ist realisierbar, wobei unterschiedliche Umformstufen programmiert werden können.

Die anschließende Phasenumwandlung bei der Abkühlung kann mit Hilfe der integrierten Dilatometrieeinrichtungen nachvollzogen werden, wobei auch hier die Abkühlgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Zeit vorgegeben werden kann.

Mit der biaxialen Prüfeinrichtung BÄHR BTA-840 verfügt das Institut für Metallformung über eine weitere Prototypeneinrichtung zu Ermittlung von Werkstoffkennwerten unter komplexen Spannungs- und Umformzuständen von der Fa. BÄHR Thermoanalyse GmbH.

Die Anlage ermöglicht es, Proben mit ein- oder zweiachsigen Spannungs- und Formänderungszuständen zu beaufschlagen. Hierzu ist die Anlage mit vier Hydraulikzylindern ausgerüstet, die im rechten Winkel kreuzförmig in einer Ebene ausgerichtet sind und jeweils einzeln angesteuert werden können, um Zug- oder Druckspannung auf die Probe zu übertragen, was auf der Anlage unter Anderem zur Simulation von Tiefzieh- und Streckziehprozessen ermöglicht.

Zur Erwärmung der Probenmitte sind im Bereich des Kreuzungspunkt ober und unterhalb der Probe Induktionsspulen angebracht, wobei die sehr genaue Vorgabe von Temperatur-Zeitverläufen möglich ist.

Neben den Möglichkeiten zur Messung von Probentemperatur und den Kraft-Weg-Kurven der einzelnen Hydraulikzylinder ist die Anlage auch mit einem Umformdilatometer ausgerüstet, womit die Ermittlung von ZTU und U-ZTU-Schaubildern unter komplexen Spannungszuständen möglich ist.

Das Abschreck- und Umformdilatometer DIL 805 A/D der Firma BÄHR erlaubt die Untersuchung von Phasenumwandlungen in Abhängigkeit des Temperatur-Zeit-Regimes und ermöglicht so Aussagen zu Phasenanteilen und -Zusammensetzungen in Abhängigkeit der Prozessführung.

Die induktive Erwärmung erlaubt die Nachbildung von industriell genutzten Aufheiz- und Wärmebehandlungsprozessen und ermöglicht zusammen mit den gesteuerten Abkühlungsmöglichkeiten die Untersuchung der Phasenzusammensetzung in Abhängigkeit der Prozessführung.

Zusätzlich zum reinen Dilatometerbetrieb kann die Anlage als Umformdilatometer betrieben werden, so dass die Probe mit einer definierten Druckumformung beaufschlagt werden kann. Dies ermöglicht die Untersuchung der Auswirkungen von Umformprozessen und spezifischen Haltezeiten vor und nach der Umformung auf die Gefügeausbildung. Die üblichen ZTU-Schaubilder können somit zu prozessspezifischen UZTU-Schaubildern erweitert werden.

Der Warmumformsimulator (WUMSI) des IMF dient zur Ermittlung von Fließkurven und Werkstoffkennwerten. Die servohydraulisch gesteuerte Maschine kann hierbei sowohl einstufige wie auch mehrstufige Umformoperationen im Druckbereich durchführen und eignet sich somit zur Simulation von realen Mehrstufenprozessen, aber auch zur Ermittlung von z.B. statischen Rekristallisationsanteilen durch Doppelstauchversuche.

Die Probenerwärmung erfolgt im Umluft- oder Strahlungsofen in einem sogenannten Wärmebecher, in welchem dann auch die Umformung stattfindet. Durch diese Vorgehensweise wird ein Wärmeaustrag aus der Probe verhindert und es kann die Kennwertermittlung in einer als adiabatisch anzusehenden Umgebung erfolgen.

Als Versuchsarten können verschiedene Formen des Zylinderstauchversuches (Zylinderstauchversuch, Kegelstauchversuch, Zylinderstauchversuch nach Rastegaev, Scheibenstauchveruch, Ringstauchversuch) sowie mit entsprechenden Werkzeugeinsätzen in den Stauchbechern auch Flachstauchversuche durchgeführt werden.

Für ein schnelles und effektives Arbeiten gehören mehrere verschiedene Öfen zur Prüfanlage und die Stauchbecher mit den zugehörigen Werkzeugeinsätzen sind in mehrfachen Ausführungen vorhanden. Dadurch ist es möglich, verschiedene Versuchserien simultan im Ofen zu erwärmen und mit kurzen Zeitabständen zu prüfen, bevor die Stauchbecher zur erneuten Bestückung zu nächst abgekühlt werden müssen.

Das Institut verfügt über zwei Universalprüfmaschine AG 100 und AG 50 der Fa. Shimadzu zur zerstörenden Prüfung von Werkstoffen mittels Zugversuch, Zerreißversuch und Druckversuch. Die größere AG 100 ist hierbei mit einem Videoextensiometer der Fa. Vialux sowie hydraulischen Spannbacken ausgerüstet.

Neben der klassischen Werkstoffprüfung werden die Anlagen am Institut für Metallformung auch für Haftfestigkeitsversuche mittels Scherzugversuchen und Chalmers-Tests im Rahmen der Arbeiten an Werkstoffverbunden verwendet.

Für Warmzugversuche ist für die AG 100 ebenfalls der Einbau eines Mehrzonen-Strahlungsofens möglich, welcher die Proben auf eine definierte Temperatur aufheizen und halten kann.

Die Blechprüfmaschine BUP 600 der Fa. Roell Amsler ermöglicht es dem Institut für Metallformung Blechwerkstoffe bei komplexen Formänderungszuständen zu prüfen oder aber genormte und anerkannte Blechprüfversuche wie den Bulge-Test, den Näpfchenziehversuch, den Lochaufweitungsversuch oder die Aufnahmen von FLD-Kurven zu realisieren.

Die Anlage ist mit einem Kamerasystem der Fa. Vialux versehen, welches eine visioplastische Verfolgung des Versuches und mit Hilfe der berasterten Proben genaue Auswertung der lokalen Formänderungen zulässt.

Sie kann bei erhöhten Temperaturen bis 300°C und in verschiedenen Versuchsarten entweder mit Stempel oder hydrostatisch betrieben werden.

Der Magnetmessplatz MPG 100D der Fa. Brockhaus verfügt über verschiedene Messspulen, so dass neben Blechstreifen auch Ronden vermessen werden können, was die Ermittlung der magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Orientierungsrichtung erlaubt.

Der Magnetmessplatz bietet die Möglichkeit zur Gleichstrom- oder Wechselstrommessung. Die Magnetischen Eigenschaften, die mit Hilfe des Magnetmessplatzes bestimmt werden können, umfassen:

• spezifische magnetische Verluste P [W/kg]
• Remanenz B_r [T]
• Koerzitivfeldstärke H_c [A/m]
• effektive Polarisation J [T]
• magnetische Feldstärke H [A/m]
• AC/DC Permeabilität μ
• AC/DC Hystereseschleifen
• Neumagnetisierungskurven