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Vergleich unterschiedlicher Kühlkanalkonzepte mittels thermisch gekoppelter CFD-Simulation

 
: Burkert, Johannes

Freiberg, 2015, 113 S.
Freiberg, TU Bergakademie, Bachelor Thesis, 2015
Deutsch
Bachelor Thesis
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Vergleich von Kühlkanalstrukturen für Presshärtewerkzeuge. Im Zuge dieses Fertigungsverfahrens werden Stahlbleche zunächst auf Austenitiersierungs-Temperatur erhitzt und während des Umformvorgangs soweit abgeschreckt, dass sich Martensit bildet. Es werden dabei Festigkeiten bis zu 1500 MPa erreicht, daher werden pressgehärtete Bauteile vor allem in crash-relevanten Strukturen (B-Säule, Seitenaufpralldämpfer) eingesetzt. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Kühlkanäle untersucht, welche eine unterschiedliche Geometrie aufweisen bzw. durch unterschiedliche Fertigungsverfahren hergestellt worden sind. Mittels Simulationen mit der kommerziellen CFD-Software ANSYS CFX© soll die Kühlwirkung der Geometrien zunächst theoretisch erfasst werden, dabei wurden die Parameter Oberflächenrauhigkeit und Durchflussmenge variiert, als Kühlmedium diente Wasser. Die Ergebnisse der Berechnungen wurden im Anschluss in Modellversuchen qualitativ validiert. Die Variation der Wandrauhigkeit zeigte, dass die Kanalrauhigkeit nur einen geringen Einfluss auf die Durchströmung und die Temperaturen der Platten nimmt. Die Variation der Durchflussmenge erwies sich hingegen als effektivere Methode den Wärmeabtransport zu verbessern. Eine deutliche Verbesserung der Durchströmung ergab sich durch eine gezielte Anordnung der Kühlbohrungen beziehungsweise eine bessere Anordnung der bionischen Strukturen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-341475.html