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Körner länger werden, bleiben die
Subkörner globular, sodass dadurch
die Länge der Korngrenzen wächst
und sich die Subkörner ständig neu
bilden. Die cDRX-Theorie nach
Gourdet und Montheillet [5] sagt
hingegen aus, dass sich durch die
Ansammlung von Versetzungen innerhalb
der Körner neue Subkörner
bilden, die im weiteren Verlauf zu
Körnern werden. Bei der gDRX geht
Blum [6] von einem geometrischen
Ansatz aus: Gestreckte Körner fangen
an, Sägezähne auszubilden und zerfallen.
Die statische Rekristallisation
findet nach dem Umformprozess
statt. Durch die in den Körnern gespeicherte
Energie bilden sich Keime,
denen sich die Körner anschließen.
Die statische Rekristallisation ist abhängig
von der durch die Umformung
gespeicherten Energie, dem erreichten
Umformgrad und der Haltezeit,
die bis zum Abschrecken vergeht [7].
Im Rahmen der Forschergruppe
Strangpressen soll am Institut für
Umformtechnik und Leichtbau der
TU Dortmund ein Modell zur Gefügeentwicklung
während des Strangpressens
entwickelt werden. Es werden zu
diesem Zweck sowohl experimentelle
als auch numerische Untersuchungen
durchgeführt.
Versuchsstand zur Charakterisierung
der Mikrostruktur
Zur Charakterisierung der Mikrostruktur
während des Prozesses ist es
notwendig, die statischen und dynamischen
Rekristallisationseffekte zu
separieren. Die dynamischen Effekte
können untersucht werden, indem
der Werkstoff direkt nach dem Pressvorgang
auf ein Drittel der Schmelztemperatur
abgekühlt wird, sodass
die statische Rekristallisation nicht
auftreten kann. Um die Korngrößenentwicklung
während des Strangpres-
ALUMINIUM · 4/2010
Abb. 3: Mikrostruktur eines Pressrests der Legierung EN AW-7020
sens zu untersuchen, ist es außerdem
notwendig, nicht nur den produzierten
Strang, sondern insbesondere
Pressreste, erstellt durch frühzeitig
gestoppte Pressungen, zu untersuchen.
Die in Abb. 1 dargestellte Miniaturstrangpresse
ist zu diesem Zweck
besonders geeignet, da der Container
mit einer Wandstärke von 15 mm und
die Matrize direkt mit abgeschreckt
werden können, sodass das Ausbauen
des Pressrestes entfällt.
Weiterhin zeigt die dargestellte
Abschreckrate, gemessen in der Containerwand,
dass es möglich ist, den
Container in weniger als 10 Sekunden
auf 100 °C abzukühlen. Ergänzende
Simulationen haben gezeigt, dass auch
der Pressrest in dieser Zeit unter die
Rekristallisationstemperatur gekühlt
werden kann. Der Containerinnendurchmesser
der Miniaturstrangpresse
beträgt 20 mm. Es werden Blöcke
mit der Länge von 25 mm verwendet.
Zur Durchführung der Versuche
werden der Container, die Matrize
und der mit Bornitrid geschmierte
Block gemeinsam im Ofen erhitzt.
Der Container wird mit Inhalt in die
Strangpresse eingebaut, die Thermoelemente
angeschlossen und der
Block verpresst. Bei einem Stempelweg
von 10 mm wird der Vorgang
gestoppt, um den Pressrest zu erhalten.
Sobald der Stempel aus dem
RESEARCH
Container herausgefahren ist, wird
der Container mithilfe einer Zange in
Wasser abgeschreckt.
Das analysierte Prozessfenster
beinhaltet verschiedene Temperaturen,
Pressverhältnisse und Stempelgeschwindigkeiten.
Die ermittelten
Kraftkurven für die Stempelgeschwindigkeit
5 mm/s sind in Abb. 2 dargestellt.
Sie zeigen einen für das Strangpressen
typischen Verlauf. Im Bereich
zwischen 0 und 2 mm Stempelweg
wird der Block angestaucht, während
des Kraftanstiegs fließt der Werkstoff
in die Matrize ein und der hydrostatische
Druck auf die Containerwand
wird aufgebaut. Der Kraftabfall zeigt
die kleiner werdende Reibfläche
zwischen Container und Werkstoff.
Wie zu erwarten, steigt der Bedarf an
Presskraft bei niedriger werdender
Temperatur und größer werdendem
Pressverhältnis.
Experimentelle Untersuchungen
zur Mikrostrukturcharakterisierung
In Abb. 3 ist ein Pressrest der Legierung
7020 dargestellt, er wurde nach
dem Polieren mit dem Barker-Verfahren
geätzt und unter einem polarisationsfähigen
Auflichtmikroskop
analysiert. Es sind zwei aufeinander
senkrecht stehende Flächen in den
fünf eingezeichneten Schnitten
Abb. 2: Experimentell ermittelte Kraftkurven
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