Untersuchung der Prozessparameter für den ... Abschlussveranstaltung I 09.06.2015 I Remscheid REFERENZEN UND WEITERFÜHRENDE LITERATUR Barrie, Fatmata Haja (2009): Effects of constrained

hyProFGA Abschlussveranstaltung I 09.06.2015 I Remscheid

hyProFGA Abschlussveranstaltung I 09.06.2015 I Remscheid, Deutschland

Untersuchung der Prozessparameter für den Drahtzugprozesses mit Nickel-Titan

Dipl.-Ing. Dennis Otibar


INHALT

1. Übersicht zur Drahtherstellung

2. Einfluss von Nickel in NiTi-Legierungen

3. Kaltumformung von FGL

4. Gegenüberstellung der Drahtzugverfahren

5. Bildung der Oxidschicht

6. Prozessketten aus Literatur

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ÜBERSICHT ZUR DRAHTHERSTELLUNG

Quelle: K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki 3


KALTUMFORMUNG VON FGL

Ausgewählte Einflussgrößen

Ziehtemperatur etwa 𝑴𝑺 =mechanische Spannungen ↓

4

Umformgrad ϕ ↑ = Spannung und Härte im Draht ↑

a) einmal gezogenb) mehrmals gezogen mit Zwischenglühbehandlungc) Härte über Kaltverformung

Quelle: S.K. Wu, H.C. Lin, Y.C. Yen


KALTUMFORMUNG VON FGL

Ausgewählte Einflussgrößen

TG und tG des Zwischenglühens ↑= Defekte und mech. Spannung ↓

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Schmiermitteleinsatz ↑ =mech. Spannung ↓

Quelle: S.K. Wu, H.C. Lin, Y.C. Yen


GEGENÜBERSTELLUNG DER DRAHTZUGVERFAHREN

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Warmziehen:

+ Geringe Umformkräfte

+ Große Umformbarkeit

+ Hohe Verformungs-geschwindigkeit

Keine endmaßnahe Halbzeugfertigung möglich

Versprödung des Materials

Drahtzug unter Schutzgas/ Vakuum zur Vermeidung von Oxidschichtbildung

Zwischenglühen nach jedem Ziehschritt erforderlich

Kaltziehen:

+ Geringe Umformkräfte nahe 𝑀𝑆

+ Stabiler Prozess

+ Gleichmäßige Produktion

+ Endmaßnahe Halbzeugfertigungmöglich

+ Kein Schutzgas/Vakuum notwendig

+ Erhöhung der Festigkeit und Verringerung der Duktilität

Eingeschränkte Umformbarkeit

Zwischenglühen nach jedem Ziehschritt erforderlich


BILDUNG DER OXIDSCHICHT

Entsteht durch die Oxidation von Titan mit Sauerstoff zu TiO2 Schichtdicken können bis zu 0,5mm betragen

Quelle: ZhFi+03 7


BILDUNG DER OXIDSCHICHT

Dicke nimmt mit zunehmender Glühdauer und -temperatur zu

Dünne Oxidschicht:- Kann als Schmierträger genutzt werden- Wird durch kalten Drahtzug entfernt

Dicke Oxidschicht:- Gefahr von Rissen und Abplatzungen- Beeinträchtigung des Formgedächtniseffekts

Zwischenglühen unter Vakuum verhindert die Entstehung einer Oxidschicht

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PROZESSKETTEN AUS LITERATUR

Prozesskette PK1 nach Burow (Bu10)

Quelle:[Ya+11] K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki 9

Umformgrad beim Drahtziehen:

𝜑 = 2ln𝑑0𝑑1

d0 – Draht-Ø vor dem Drahtzugzyklusd1 – Draht-Ø vor dem Drahtzugzyklus



Prozesskette PK1 nach Burow (Bu10)

10Quelle:[Ya+11] K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki



Prozesskette nach Nakahata (Ya+11)

Quelle:[Ya+11] K. Yamauchi, I. Ohkata, K. Tsuchiya, S. Miyazaki 11



Mehrfach-Ziehen (multi-pass drawing)

Quelle: Wu et al.96 - A study on the wire drawing of TiNi shape memory alloys 12



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Analyse verschiedener Drahtzugprozesse von FG-Drähten wurde durchgeführt Wichtige Parameter des Drahtzugprozesses wurden erfasst

Parameter Wert Einheit

Umformgrad 1000,00 -

Zwischenglühen ja -

Zwischenglüh-temperatur

600 °C

Zwischenglühdauer 10 Min

Ziehgeschwindigkeit k. A. m/s

Schmiermittel k. A. -

Abschrecken Wasser -

Darstellung des Vorgehens einer Prozessanalyse anhand der Prozesskette nach Wagner


VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

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Der Autor bedankt sich für die Förderung des Projektes “hyProFGA” bei der NRW.BANK durch das Ziel2.NRW-Programm Automotive+Produktion.NRW.

Kontakt

Lehrstuhl für ProduktionssystemeRuhr-Universität Bochum

Gebäude IC 02/677Universitätsstr. 15044801 Bochum

www.lps.rub.de

Dipl.-Ing. Dennis Otibar

Wissenschaftlicher Mitarbeiter+49 (234) 32 [email protected]

http://www.lps.rub.de/

mailto:[email protected]


REFERENZEN UND WEITERFÜHRENDE LITERATUR

Barrie, Fatmata Haja (2009): Effects of constrained aging on the shape memory response of Nickel rich NiTi shape memoryalloys, master thesis, Texas A&M University

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Ehrenstein, Heinrich (1985): Die Herstellung und das Formgedächtnisvermögen von NITi, Dissertation, Technische Universität Berlin

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Untersuchung der Prozessparameter für den ... Abschlussveranstaltung I 09.06.2015 I Remscheid REFERENZEN UND WEITERFÜHRENDE LITERATUR Barrie, Fatmata Haja (2009): Effects of constrained