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RESEARCH
untersucht worden. Das Gefüge lässt
sich in mehrere Zonen einteilen. Die
Körner in der Toten Zone sind kaum
verformt und dem Ausgangsgefüge,
das sich auch noch am stempelseitigen
Pressrest wiederfinden lässt,
sehr ähnlich. Des Weiteren ist die
Kornstruktur in der Toten Zone immer
noch globular. Die Tote Zone
ist auch in den Schnitten A bis E zu
erkennen. Die Scherzone schließt
sich direkt an die Tote Zone an und
wird sogar aus ihr gespeist, wie die
Detailaufnahme erkennen lässt. Charakteristisch
für die Scherzone sind
die stark verformten Körner. Durch
den Umformprozess werden die Körner
in Richtung des Matrizeneinlaufs
gezogen und verlängern sich sehr
stark, sodass die Form dieser Körner
zunächst stabförmig ist. Wird die Verformung
zu groß, fangen die Körner
an dynamisch zu rekristallisieren und
sich dadurch zu teilen, bzw. abzureißen.
Die Kornstruktur im Strang ist
der in der Scherzone sehr ähnlich.
Auch hier sind die Körner sehr lang
und dünn. Es ist zu erkennen, dass die
Körner in der Mitte des Strangs dicker
Abb. 4: Umformgrad- und Dehnratenverteilung
im Pressrest
sind als an der Strangoberfläche. Dies
steht zum einen im direkten Zusammenhang
mit dem Werkstofffluss, zum
anderen kann dieses Phänomen durch
den zur Profiloberfläche hin größer
werdenden Umformgrad erklärt werden.
Im Werkstofffluss ist zu erkennen,
dass die Körner, die sich in der
Profilmitte befinden, aus der Mitte
des Pressbolzens fließen, die Körner
am Rand hingegen aus der Scherzone.
Die gerade anhand der Legierung
7020 beschriebene Kornstruktur tritt
in genau dieser Form auch bei der Legierung
6082 (vgl. Abb. 5) auf.
Numerische Untersuchungen zur
Mikrostrukturcharakterisierung
Zur Erstellung eines numerischen Mikrostrukturmodells
müssen die sich
ausbildenden Korngrößen in Zusammenhang
mit Umformgrad, Dehnrate
und Temperatur gebracht werden.
Um den Umformgrad und die Dehnrate
an bestimmten Stellen ermitteln
zu können, ist die Simulation ein gutes
Werkzeug. Die Simulationsergebnisse
zur Dehnraten- und Umformgradverteilung
sind in Abb. 4 dargestellt. Es
lassen sich mit diesen Bildern die
mithilfe von Abb. 3 beschriebenen
Zonen untermauern. In der Umformgradverteilung
sind sowohl ein deutliches
Scherband und die Tote Zone
zu erkennen als auch der zur Profiloberfläche
ansteigende Umformgrad.
Die Verteilung der Dehnrate zeigt
deutlich, wo sich die eigentliche Umformzone
befindet (roter Bereich).
Unterhalb des Matrizeneinlaufs werden
Dehnraten von 9 und größer erreicht.
Es ist außerdem deutlich zu
erkennen, dass auch im Scherband
eine Umformung stattfindet.
Abb. 6: Gemessene Korndicken und Kornlängen über Umformgrad
Abb. 5: Mikrostruktur eines Pressrests
der Legierung EN AW-6082
Entwicklung eines Modells zur
Mikrostrukturcharakterisierung
Mithilfe der Simulationsergebnisse
und der Schliffe der Probenkörper
aus dem Experiment können Abhängigkeiten
zwischen der Korngrößenentwicklung
und den Prozessparametern
analysiert und beschrieben
werden. So wurden an den eingezeichneten
Stellen 1 bis 10 in Abb.
4 zum einen aus der Simulation die
Dehnrate und der Umformgrad bestimmt,
zum anderen wurde an den
entsprechenden Probenkörpern die
Korngröße an diesen Stellen ermittelt.
(Abb. 5). Zur Bestimmung der Korngrößen
wurde bei globularem Gefüge
der Korndurchmesser d bestimmt. In
Zonen wie Scherband oder Strang
wurde die jeweilige Dicke d 1 und
Länge d 2 der Körner ermittelt. Die Detailaufnahmen
10, 8, 5 und 2, betrachtet
in dieser Reihenfolge, bieten eine
Übersicht über die Entwicklung der
Körner in der Profilachse. Das globulare
Korn verzehrt sich über den Prozess.
Es streckt sich zunächst leicht
(Detail 8) und wird immer dünner,
58 ALUMINIUM · 4/2010