Vom Guss- zum Schmiedeteil - eine durchgängige Simulation

Gießen und Schmieden gehören zu den Technologien mit den höchsten Material- und Energieanforderungen. Es wurden zahlreiche Anstrengungen unternommen, die dafür notwendigen Aufwendungen zu minimieren, in den meisten Fällen jedoch auf den jeweiligen Einsatzzweck beschränkt. Während für Aluminiumbauteile die Kombination von Ur- und Umformprozessen bereits näher untersucht und beschrieben wurde, ist für Bauteile aus Stahl eine solche Vorgehensweise bisher kaum bekannt. Brammen und Halbzeuge aus Strang- oder Kokillenguss, die eine breite Anwendung für eine weitere Umformung finden, waren aufgrund ihrer einfachen geometrischen Form die ersten Untersuchungsobjekte zum Zusammenhang von auftretenden Gießfehlern und deren Verhalten währen der Umformung. In diesem Beitrag werden erste Ansätze aufgezeigt, Stahlbauteile aus einer gegossenen Vorform zu erzeugen, sowie eine durchgängige Simulation einschließlich der Gefügebetrachtungen zu entwickeln. Für die komplexe Geometrie einer Schaltgabel wurden sowohl eine Technologie zum Schmieden als auch eine erste Variante mit einer gegossenen Vorform entwickelt. Neueste Entwicklungen in der Software mit einer direkten Schnittstelle zwischen Guss- und Umformsimulation ermöglichten den Aufbau einer durchgängigen Simulation vom Gussteil bis zum fertigen Schmiedeteil. Anhand gefertigter Musterteile wurde die Übereinstimmung von Simulation und realem Bauteil verifiziert. Ausgehend von der Vorhersage anhand einer Gießsimulation ist es möglich, mit geringem Aufwand Aussagen zu Defektstellen und deren Verhalten bei einer nachfolgenden Umformung abzuleiten. Auch die Porosität lässt sich mit der weiterentwickelten Software ähnlich wie in der Gießsimulation am Schmiedemodell abbilden. Im Verlauf der Schmiedesimulation ist sowohl eine Verdichtung der bestehenden Lunker als auch ein Schließen der Poren zu verzeichnen. Derzeit laufende Untersuchungen konzentrieren sich auf die Ausbildung der Gefügestruktur im Bauteil. Zeitgleich wird die Prozesskette Gießen-Schmieden für ein weiteres Bauteil entwickelt und bewertet.