Simulation der Spansegmentierung beim Hochgeschwindigkeits- Zerspanen unter Berücksichtigung duktiler Schädigung
Abstract
Die für das Hochgeschwindigkeitsspanen charakteristische Segmentierung der Späne wird durch eine starke Lokalisierung der Deformation in der primären Scherzone verursacht. Für die untersuchte Nickelbasislegierung IN718 wurden lokal in den Scherbändern eines segmentierten Spans ausgeprägte Gefügeänderungen in Form sehr starker Kornstreckungen sowie teilweise Trennungen der Abgleitufer festgestellt. Ein viskoplastisches Modell, welches nur Dehnungsverfestigung und thermische Entfestigung berücksichtigt, ist nicht ausreichend, um das Versagen durch Scherbandbildung und die in einem Scherband bei seiner Entstehung gemessenen Temperaturen zutreffend wiederzugeben.
Im Rahmen einer makroskopischen Betrachtung des Werkstoffverhaltens wird ein einfaches Modell für duktile Schädigung bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten und großen Deformationen untersucht. Der Einfluss der Spannungs-Mehrachsigkeit auf die duktile Schädigung wird anhand von Hochgeschwindigkeits-Zugversuchen an gekerbten Proben sowie anhand von Doppel-Scherversuchen im Split-Hopkinson-Pressure-Bar-Aufbau simuliert. Durch die Berücksichtigung duktiler Schädigung gelingt sowohl die Darstellung der segmentierten Spanform bei gleichzeitiger Wiedergabe der in einem entstehenden Scherband gemessenen Temperaturen bei einer FESimulation des Orthogonal-Spanprozesses als auch die Simulation der Geschwindigkeitsabhängigkeit der Spansegmentierung.
