Symbol- and Abkürzungsverzeichnis ............................... V
Begriffsdefinitionen ........................................ IХ
1 Einleitung ................................................... 1
2 Stand der Technik und untersuchter Werkstoff ................. 3
2.1 Metallkundliche Grundlagen der Superlegierungen ......... 3
2.1.1 Legierungskonzepte und Gefüge-
Eigenschaftsbeziehungen .......................... 3
2.1.2 Charakterisierung der Legierung In ............... 7
2.2 Prozesskette zur Erzeugung von geschmiedetem
Halbzeug ............................................... 12
2.2.1 Umschmelzen ..................................... 14
2.2.1.1 Technologie der Umschmelzprozesse ...... 15
2.2.1.2 Entstehung einer gerichtet-
dendritischen Erstarrungsstruktur ...... 21
2.2.1.3 Beeinflussbarkeit der Erstarrung im
Vakuum-Lichtbogenofen .................. 24
2.2.1.4 Fehler in Vakuum-Lichtbogen-
Umschmelzblöcken ....................... 30
2.2.1.5 Erstarrungsablauf von In718 ............ 34
2.2.2 Homogenisieren .................................. 37
2.2.2.1 Werkstoffkundliche Vorgänge bei
der Homogenisierungsglühung ............ 37
2.2.2.2 Industrielle
Homogenisierungsglühbehandlung von
In718 .................................. 39
2.2.3 Umformen ........................................ 41
2.2.3.1 Freiformschmieden ...................... 42
2.2.3.2 Beschreibung des WerkstofFverhaltens
bei der Umformung ...................... 47
2.2.3.3 Besondere Aspekte der
Primärumformung ........................ 54
2.2.3.4 Umformverhalten und
Schmiedetechnologie von In718 .......... 59
2.3 Werkstoffschädigung in der Umformtechnik ............... 62
2.3.1 Einflussgrößen auf das
Formänderungsvermögen ........................... 63
2.3.2 Möglichkeiten zur Ermittlung des
Formänderungsvermögens .......................... 66
2.3.3 Schädigungsmechanismen .......................... 68
2.3.4 Möglichkeiten zur Schädigungsvorhersage ......... 72
2.3.4.1 Schädigungshypothesen, -kriterien und -
modelle ................................ 73
2.3.4.2 Bewertung der verschiedenen Ansätze .... 80
3 Zielsetzung und Vorgehensweise .............................. 83
3.1 Zielsetzung der Arbeit ................................. 83
3.2 Experimentelles und simulatorisches Vorgehen ........... 84
4 Untersuchungen zur Erzeugung der Erstarrungsstruktur im
Rohblock .................................................... 87
4.1 Experimentelle Untersuchungen im Produktionsmaßstab .... 87
4.1.1 Umschmelzversuche im Vakuum-Lichtbogenofen ...... 87
4.1.2 Auswertung der Umschmelzprozessdaten ............ 94
4.1.3 Charakterisierung des gussrohen
Umschmelzzustandes .............................. 96
4.1.3.1 Beizscheibenauswertung ................. 96
4.1.3.2 Metallographie (Licht- und
Elektronenmikroskopie) ................. 98
4.1.3.3 Kristallorientierungsmessungen
(Rückstreuelektronendiffraktometrie)... 100
4.2 Numerische Simulation des VL-Umschmelzverfahrens ...... 106
4.2.1 Verwendetes Berechnungsprogramm ................ 106
4.2.2 Eigenschaften von In718 in der
schmelzflüssigen Phase ......................... 109
4.2.3 Modelltechnische Nachbildung des
Realprozesses .................................. 109
4.2.4 Kalibrierung der Randbedingungen des
Prozessmodells ................................. 112
4.2.5 Ergebnisse der Umschmelzsimulation auf Basis
realer Prozessdaten ............................ 116
4.2.6 Vergleich von simulatorisch ermittelter und
realer Blockstruktur ........................... 118
4.3 Zwischenfazit aus umschmelzmetallurgischer Sicht ...... 120
5 Untersuchungen zur Beeinflussung des Rohzustandes durch
Homogenisieren ............................................. 123
5.1 Auswirkungen der Glühung auf die
Erstarrungsstruktur ................................... 123
5.1.1 Versuchsprogramm und Vorgehensweise ............ 123
5.1.2 Charakterisierung des homogenisierten
Zustandes ...................................... 125
5.1.2.1 Beizscheibenauswertung ................ 125
5.1.2.2 Metallographie (LiMi und ElMi) zur
Porositätsermittlung .................. 127
5.1.2.3 Konzentrationsmessungen (ESMA) ........ 132
5.1.2.4 Kristallorientierungsmessungen
(EBSD) ................................ 136
5.2 Einfluss der Glühbehandlung auf die
Umformbarkeit ......................................... 137
5.2.1 Zugversuche mit unterschiedlicher Probenlage ... 137
5.2.2 Stauchversuche mit verschiedenen Probenformen
und -Orientierungen ............................ 140
5.2.3 Stauchversuche mit angepasstem
Probenmaßstab .................................. 145
5.3 Zwischenfazit aus wärmebehandlungstechnischer Sicht ... 150
6 Untersuchungen zum Werkstoffverhalten bei der
Primärumformung ............................................ 153
6.1 Versuchsschmiedungen im Produktionsmaßstab ............ 153
6.1.1 Prozessdatenerfassung an der
Freiformschmiedepresse ......................... 154
6.1.2 Auswertung der Schmiedungen .................... 156
6.1.3 Charakterisierung des geschmiedeten und
ausgelagerten Zustandes ........................ 158
6.2 Numerische Simulation der Umformvorgänge .............. 163
6.2.1 Verwendetes Berechnungsprogramm ................ 163
6.2.2 Eigenschaften von In718 in der festen Phase .... 165
6.2.3 Modellierung eigenschaftsrelevanter Merkmale
des Rohzustandes ............................... 168
6.2.4 Simulation der Stauchversuche zur
Kalibrierung des Materialmodells ............... 173
6.2.4.1 Anpassung der
Anisotropiekoeffizienten .............. 175
6.2.4.2 Auswahl geeigneter
Schädigungskriterien .................. 178
6.2.4.3 Ermittlung kritischer
Schädigungswerte ...................... 183
6.2.5 Reckschmiedesimulation auf Basis realer
Prozessdaten ................................... 185
6.2.5.1 Modelltechnische Nachbildung des
Realprozesses ......................... 185
6.2.5.2 Simulationsergebnisse zum Schmieden
mit Zangenarmen ....................... 186
6.2.6 Reckschmiedesimulation auf Basis
idealisierter Stichplanvorgaben ................ 193
6.2.6.1 Prozessauslegung zur Durchführung
von Parameterstudien .................. 193
6.2.6.2 Simulationsergebnisse zum Schmieden
mit Zangenbacken ...................... 198
6.3 Zwischenfazit aus umformtechnischer Sicht ............. 207
7 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 209
7.1 Wechselwirkungen zwischen den einzelnen
Teilprozessen ......................................... 209
7.2 Ausblick .............................................. 211
Literaturverzeichnis .......................................... 213
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis ........................... 223
Anhang ........................................................ 231
A Umschmelzsimulationsparameter ........................... 231
В Schädigungszustand der Stauchproben
(makroskopisch) ......................................... 233
С Übergangsbereich Rohstruktur - Umformgefüge
(mikroskopisch) ......................................... 237
D Fließkurvenanalyse ...................................... 239
E Parameter für das Modell der effektiven Spannungen ...... 246
Bibliographische Beschreibung und Kurzreferat ................. 247
Abstract ................................................... 248
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