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Center of Competence for Casting and Thixoforging c/o Institut für Umformtechnik Holzgartenstrasse 17 70174 Stuttgart Koordination: Dipl.-Ing. (FH) Peter.

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1 Center of Competence for Casting and Thixoforging c/o Institut für Umformtechnik Holzgartenstrasse Stuttgart Koordination: Dipl.-Ing. (FH) Peter Unseld Tel.: 0711 / Fax: 0711 / Homepage: Center of Competence for Casting and Thixoforging Kompetenzzentrum Gießen und Thixo-Schmieden Stuttgart - Aalen Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile Herstellung von kontinuierlich verstärkten Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen durch Thixo-Schmieden Innerhalb des CCT- Projekts `Leichtbau durch den Einsatz von MMC- Werkstoffen´ wurde das Verfahren zur Herstellung von kontinuierlich verstärkten Metall-Matix-Verbundwerkstoffen aus der semi-solid Phase entwickelt und zum Patent angemeldet. Durch Kombination einer Grund- oder Matrixkomponente mit Hilfe einer einzubettenden Verstärkungskomponente können über den Volumengehalt dieses textilen Halbzeugs spezifische Werte (Rule of Mixture) an E-Modul, Zugfestigkeit und Streckgrenze, Dauerfestigkeit, sowie thermischer Expansion eingestellt werden. Gegenüber bisherigen Verfahren zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen zeichnet sich die Prozessroute aus der teilflüssigen Phase vorallem durch kurze Taktzeiten, geringe Umformkräfte und lange Fließwege aus. Besonderer Dank gilt dem Land Baden-Württemberg für die Einrichtung des Center of Competence for Casting and Thixoforging Soliduslinie Liquiduslinie Knetlegierung: AlMgSi1 Gusslegierung: AlSi7Mg U = 577°C O = 586°C O = 642°C Temperaturbereiche für das Thixo-Schmieden AL + Si L + Si AL L Siliziumgehalt in Gew% Temperatur in °C Thixo-Schmieden Thixotropes Verhalten bedeutet die Verringerung der Strukturstärke während einer Scherbelastungsphase und ihren mehr oder weniger schnellen, aber vollständigen Wiederaufbau während der nachfolgenden Ruhephase. Thixo-Schmieden ist Schmieden bei Temperaturen zwischen Solidus- und Liquidus- temperatur. Der Werkstoff besteht dabei aus ca % Flüssigphase und weist ein thixotropes Fließverhalten auf. U = 638°C AL + L argon Erwärmung Composite- Herstellung Wärme- behandlung Route A + + Route B Thermische Spritzschicht Kohlenstofffaser Blech-Halbzeug Matrix Thermische Beschichtung Blech- Halbzeug Kohlenstoff- Faser Verstärkung Prepreg Prozessrouten Presse mit Speicherantrieb Stößeldruckkraft:5000 kN Stößeldruckkraft:5000 kN Auswerferdruckkraft: 1000 kN Auswerferdruckkraft: 1000 kN Stößelgeschwindigkeit: 800 mm/ s Stößelgeschwindigkeit: 800 mm/ s nutzbarer Stößelhub: 300mm nutzbarer Stößelhub: 300mm Pumpenleistung: kW Pumpenleistung: kW Pressentisch: 900 mm x 900 mm Pressentisch: 900 mm x 900 mm Öl KolbenspeicherHydraulikzylinderStößelStickstoffspeicher Bauteilgeometrie: angepasste an begrenzte Umformbarkeit der Verstärkungskomponente Flottierung Knickbereiche Formgebung Herstellung des Werkstoffverbundes + Formgebung auf der Hochgeschwindigkeits- Thixo-Schmiedepresse des Instituts für Umformtechnik (IFU) Matrix: AlSi6 – APS 120μm pro Seite Verstärkung: Gewebe 2/2-Köperbindung Gewebe 2/2-Köperbindung 18 Lagen 18 Lagen Werkzeug : Werkzeug :250°C Ausscheidungen an Interfaceschicht C- Faser Ausscheidungen:l= nm Beugungsbild Al 4 C 3 in [100] Prepregherstellung Mikrostruktur RastelektronenmikroskopieTransmissionselektronenmikroskopie TEM- Lamelle: d=100 – 200nm d=100 – 200nm Abbildung Ausblick Ansprechpartner: Peter UnseldDr. Viola Küstner Tel.: – Tel.: +49(0)711/ Konstantin von Niessen Tel.: – kinematisches Verhalten der Verstärkungskomponente während der Umformung kinematisches Verhalten der Verstärkungskomponente während der Umformung Verifikation der Vorgänge in der Interfaceschicht Verifikation der Vorgänge in der Interfaceschicht Einsatz von Schutz- und Haftvermittlerschichten Einsatz von Schutz- und Haftvermittlerschichten Untersuchungen bezüglich mechanischer Kennwerte, Eigenspannungen, Spannungsüberhöhungen, etc. Untersuchungen bezüglich mechanischer Kennwerte, Eigenspannungen, Spannungsüberhöhungen, etc. FEM-Simulation mit ANSYS LS-DYNA, Flow3D, Deform 3D FEM-Simulation mit ANSYS LS-DYNA, Flow3D, Deform 3D

2 Center of Competence for Casting and Thixoforging c/o Institut für Umformtechnik Holzgartenstrasse Stuttgart Koordination: Dipl.-Ing. (FH) Peter Unseld Tel.: 0711 / Fax: 0711 / Homepage: Center of Competence for Casting and Thixoforging Kompetenzzentrum Gießen und Thixo-Schmieden Stuttgart - Aalen Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile


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